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霍金 明星科学家是怎样炼成的
本文来源于:南方人物周刊 作者:李珊珊 关键字:霍金,时间简史,宇宙学

 

物理学家斯蒂芬·霍金今日去世,享年76岁。霍金是英国剑桥大学著名物理学家,现代最伟大的物理学家之一,著有《时间简史》等书。约两周前,霍金参加节目,被问,“每个人都想知道,大爆炸前宇宙是什么样的?”他给出答案:“宇宙的边界就是它没有边界,大爆炸前宇宙什么都没有。”

 

2005年的纪录片里,霍金的轮椅被推着从剑桥西路 5 号的家中出发,经过美丽的剑河、古老的国王学院,驶过一个斜坡,来到银街的应用数学和理论物理系的办公室。一块黑布条绕过霍金的额头,把那颗珍贵的大脑袋固定在轮椅靠背上以防晃动。

 

一些人说:这个大脑比这个星球上大部分同类更了解宇宙,却不能在这个星球表面上随意走动;另一些人则认为:这根本不可能是我们的同类,他应该是个外星人。

 

然而,这个大脑做了什么?

 

同行们说,他提出了大爆炸可能开始于一个奇点,还发现了黑洞不黑,也有辐射。前者为霍金捧得了1988年的物理学沃尔夫奖;而对后者,《连线》杂志认为,那是足以得诺贝尔奖的研究,可那只是媒体的说法,并没有专业人士那么说过。

 

普通公众也许丝毫不知道这些,他们只知道这个人写过《时间简史》——一本可能是世界上最难看懂的畅销书——全球销量几乎达到1000万册。以“物理”的名义,霍金卖出的书超过了麦当娜的写真集《性》。

 

某些“有识之士”认为,那本书是另一种形式的“迷信之书”,评论家指责那本书的出版商“无耻地利用了霍金的残疾”。一位专栏作家甚至曾悬赏14.99英镑(《时间简史》的售价)来购买“这本书畅销的合理理由”。霍金自己也担心,很多人买他的书,不读,而是将其放在书架或者咖啡桌上炫耀。

 

无论如何,这是第一次,科学家的受欢迎程度击败了性感女星。这究竟是怎么回事呢?

 

普通的小时候

 

霍金的“传奇人生”可以追溯到他的出生日期:1942年1月8日,伽利略逝世300周年纪念日。霍金出生于一个典型的英国中产家庭,父母均为牛津大学毕业生,父亲是医生,母亲婚后做家庭主妇。

 

但这并不能说明什么。从衣钵上讲,霍金继承的不是把望远镜对准星空的伽利略——作为一个理论型的宇宙学家,他尤其不热衷天文观测。霍金更多地是继承了爱因斯坦广义相对论的研究。

 

除了那个极具偶然性的出生日期,小时候的霍金从未表现过什么惊人的天赋。不过,因为分班测试时发挥超常,霍金去了一个很好的班级,结果,他的成绩在班级从未排名上游,一般是在20名上下。

 

小时候的霍金还有个比较像小天才的癖好,喜欢玩具火车、轮船和飞机,尤其喜欢把它们拆开,探究它们是怎样运行的。他自己认为:“这都来自我对探究事物和控制它们的渴望。”很多年后,他感慨,“从我开始攻读博士之后,这种渴求才在宇宙学研究之中得到满足。”然而,他无法否认的一点是,幼时的他只是经常把东西拆开以穷根究底,对再把它们组装回去却束手无策。

 

12岁时,两位朋友用一袋糖果打赌,说霍金永远不可能成才。当然,他们错了。不过,打赌正好也是霍金的爱好,但他经常输掉。他曾与某位科学家打赌:如果对方赢了,霍金替他订阅一年的《阁楼》;如果霍金赢了,对方替他订一年的《侦探》。16年后,赌局揭晓,霍金输了,他却很开心,因为打败他的,是自己的新理论。

 

最抽象的和最基本的

 

做医生的父亲希望霍金去学医,但他不喜欢生物学,因为那个学科不够抽象,“过于叙述性并且不够基础。”17岁那年,虽然“考得很糟”,他还是拿到了奖学金,进了牛津大学的大学学院。

 

大学学院不设数学专业,霍金申请了物理学,然而,仍然没有什么火花在霍金与物理的碰撞中产生。在牛津的岁月里,他仍然没有显现任何“成才”的迹象,他的人生,仍然只是马马虎虎。

 

1950年代末,极端厌学的情绪笼罩着牛津,学生们“对一切完全厌倦,觉得没有任何值得努力追求的东西”。而且,这帮年轻的聪明人鄙视用功,“靠用功而得到好分数被认为是灰人,那是最坏的诨名。”当时的霍金,看上去并没有要打破这种氛围的意图。在牛津的4年间,他总共用功1000小时,“平均每天1小时”。为了通过期终考,他选择了理论物理,他说,那是为了“避免记忆性的知识”,还在考试前夜因紧张而失眠。成绩不好,处于一等和二等的边缘,需要面试。面试时,一位考官问到未来计划,霍金回答:我要做研究。最后,他拿到了一等的毕业成绩。

 

霍金想研究的是宇宙学。在理论物理中,有两个领域是最抽象也最基本的,一个是看不见摸不着的基本粒子,另一个是庞大的宇宙,霍金觉得粒子物理不如宇宙学抽象,前者更像生物学,“科学家们能做的只不过是和植物学一样把各种粒子分门别类。”

 

所以,霍金去了剑桥,“当时的牛津没人研究宇宙学,而剑桥的霍伊尔却是英国当代最杰出的天文学家”——不仰望星空,只在纸上计算的宇宙学,在当时几乎还没有公开的合法地位。

 

我们的宇宙为什么是这样?有一种说法是:我们就在这里,所以,我们看到的宇宙是这样。但这个答案不能让霍金满意,他想要知道更多。

 

迷茫

 

1960年代早期,主流物理学家倾向于认为,宇宙是个“稳恒态”,它就在那里,过去、现在、将来都是如此。而霍金最初申请的导师霍伊尔,正是“稳恒态”理论的主要捍卫者。他本能地不肯承认宇宙有个开端,那是个太令人不安的假设。

 

在霍金并不喜欢的一部以他为主角的电影中,霍伊尔对年轻的霍金说:“物理量无穷大,物理定律全部失效?那里是给宗教或上帝准备的。那不是科学。”

 

但在当时,霍金到剑桥后,因为霍伊尔的学生够多了,霍金又不是特别突出,就被改派给了西阿玛。西阿玛让霍金去研究“马赫原理”,霍金却觉得,“这个原理没有很好的定义”,他更感兴趣的是宇宙学和广义相对论,就每周跑去听课。

 

面对新的学科,霍金遇到的一个麻烦是:他的数学不够好,因为他在牛津的课程里没有数学课。刚开始学广义相对论时,“只能听懂它的语言和方程,并没有真正领会这门学科。”就在他犹豫是否要继续时,在一个非常冷的圣诞假期,一件改变他一生的事情发生了。

 

滑冰时,母亲发现,自己儿子在摔倒后要爬起来非常艰难。霍金住进了父亲的医院,住了3周,做各种检查,目睹对面床上一个男孩死于肺炎。医生告诉他,有一天,他会死于呼吸肌丧失功能,而他的寿命,也许只有两年了。

 

拿着医生开的维生素片,霍金回到学校,他觉得自己很倒霉,“也许已经活不到博士毕业了。”他做噩梦,听瓦格纳,“因为他和我的末日黑暗兴味相投”。浑浑噩噩中,霍金邂逅了一个叫简·瓦格纳的圆脸姑娘,并和她订了婚。

 

很多年后,有人问简,为什么要跟一个只有两年寿命的人订婚?她笑了笑,说:“那个年代,人人都说苏联的核武器两年内就会打过来。”

 

转折

 

为了结婚,霍金需要工作;为了找到工作,他得拿到博士学位。于是,平生第一次,他开始用功。在医生宣判的死期临近时,霍金的广义相对论学习有了点眉目,而且,他遇见了彭罗斯。

 

彭罗斯比霍金大11岁,他有相当好的数学功底,当其他人正在费尽心思猜测求解方程时,他引进了一种新方法,不需要具体的求解方程,就能看出解的一些性质。

 

根据爱因斯坦的理论,万有引力与时空观紧密相关,在爱因斯坦看来,万有引力最恰当的解释不是传统的力,而是时间和空间的弯曲。当时空弯曲了,所有的物体走最短程的路径,这些短程路径看上去就像是引力作用在物体上而引起的。

 

黑洞就是时空弯曲的最有名的例子。在黑洞的周围存在一个曲面,在这个曲面之内,光线的最短程线不会到达黑洞的外部。而彭罗斯证明,在大质量天体塌缩成黑洞的过程中,必然存在一个点,所有的塌缩物质在这个点之后就没有了路径,用几何的语言来说,这是几何上的奇点。在普通人看来,这是毁灭之点,因为越靠近这个点,引力产生的拉扯力越大,最终归于毁灭。从物理学的角度来看,在这个点上,所有的物理学定律不再适用——这也就可以理解,很多物理学家讨厌这个点,不承认它的存在。

 

从1965直到1970年,霍金和彭罗斯组成一个黑洞和婴儿宇宙的研究小组,两人一道将奇点的存在性证明推广到更加一般的情况,包括早期宇宙。

 

看上去,他们成功了。在那个年代,编写“现代宇宙学编年史”时,克拉夫(Helge Kragh)写道:“1960年代中期真是现代宇宙学的一个分水岭,我们观测到了大爆炸的遗迹——微波背景辐射(已获1978年度诺贝尔物理学奖);也给出了大爆炸这一现象的理论支持。”

 

很快,霍金顺利毕业,申请到了学院的一笔研究奖金,跟简顺利结婚,还度了一周的蜜月。他再也没有联系那个判他死刑的医生,医生也没有联系他。而他的病,看上去也忘了他,恶化的速度一天天慢了下来。

 

到1979年,霍金生育了3个子女,还获得了卢卡斯教席——这是数学界最重要的一项教授名衔。霍金说:“因为我在系里办公室的门上贴不干胶字条,系主任很生气,便推选我作卢卡斯教授,好让我搬到另外一间办公室去。”事实上,认识他的人都知道,这段话只是一个牛津学生在假装不在乎荣誉,事实上,霍金对这个位置非常在意,他记得自牛顿以来300年间所有担任过卢卡斯教授的人的名字。

 

开始,也是结束

 

到了1982年,随着医疗费和子女的教育经费的节节攀升,又想不到其他赚钱法子,霍金开始打算发挥自己的专长去赚点钱。他想写本关于宇宙的小书,读者是广大公众,他要给那些对物理学和数学一窍不通的人解释宇宙学,而且要让书畅销。

 

霍金先把想法告诉了剑桥出版社一个出版过他学术著作的编辑,并明确表示,这本书的版税可以再谈,但希望能有一笔预付款。编辑允诺了霍金1万英镑的预付款,在剑桥出版社,这已经是最高标准了,但对霍金而言,显然不够。

 

一位纽约的文化经纪人接了兜售霍金写作计划的活儿,他对各大出版社说:“宇宙学以及霍金与疾病奋斗的故事是这本书畅销的两大保障。”最终,美国的矮脚鸡出版社用25万美金的预付款和丰厚的稿酬买走了霍金的故事。

 

1984年,矮脚鸡派了一个编辑与霍金合作这本书,霍金写一段草稿寄给编辑,编辑列出一长串的问题及修改意见,协助他把科学问题用通俗易懂的语言重写。

 

这本书写得很不容易,其间,霍金因为肺炎不得不切开气管,失去了说话能力,只能靠扬眉来进行交流。幸亏,很快就有人送了他一个协助沟通的计算机程序,让他可以继续写作。

 

1988年,在霍金46岁的时候,他与彭罗斯一起获得了物理沃尔夫奖,这本《时间简史》也终于在美国出版了。

 

美国版封面上,编辑精选了一张霍金坐在轮椅上的凄惨照片,据说,这会使那本书的销量至少增加一倍;相应地,霍金也精选了爱因斯坦那个著名公式写进书中,据说,这会使书的销量减少一半。

 

然后,霍金就出名了:《辛普森一家》把他画进了卡通片;亿万富翁出钱赞助他去体验无重力实验室;他的影响甚至超出了麻瓜世界,《哈里·波特》中,有魔法师在酒吧翻看《时间简史》,哈里·波特版维基指出:“那是一本由矮脚鸡出版社出版的,一个名叫霍金的麻瓜写的时间旅行的指南。”

 

据说,宇宙的难以理解之处就在于它居然是可以理解的;而霍金的书令人难以理解的地方则在于,难以理解的它居然卖出去了,还很畅销。人们批评出版社无耻地利用了疾病,责备那个轮椅上的人是可耻的同谋,居然允许把照片印到封面上。霍金自己说:“我曾经鼓动过矮脚鸡出版社在英国版中用一张好的照片,把美国版的那张凄惨的过时照片换下来。但他们坚持原封不动,据说,美国公众已经把它和我的书划了句号。”

 

这确实是件很无奈的事情,一个充分发达的大脑加上一具迅速衰败的躯体,正好符合人类对种群中那种名叫“科学家”的异类同胞的想象。

 

随着《时间简史》的热销,霍金的婚姻也走到了尽头。与他结婚25年的简认为,她正在失去自我,“每次到了正式场合,我就只是个站在他身后的人。”嫁给霍金后,为了摆脱这种感觉,简曾很努力地拿到过一个中世纪欧洲文学博士,甚至在剑桥大学拿到过一个教书的职位。然而,在春风得意的霍金看来,与宇宙相比,那些人类编出来的东西,实在不算什么。

 

在一部纪录片中,笃信天主教的简批评霍金,“他要做上帝。”——谁都不知道,这句批评是出自一个被忽略的妻子还是一个虔诚的天主教徒。

 

1991年,霍金和简离婚。4个月后,霍金娶了自己的护士伊莱恩·梅森,后者的前夫正是替霍金在轮椅上装电脑和语言合成器的工程师。

 

2006年6月21日,科学大师斯蒂芬·霍金在北京友谊宾馆与中国公众见面,并回答提问。他说:“我是一个乐观、浪漫,而且顽固不化的人。我想做很多事情。如果一个人没有梦想,无异于死掉。”

 

宇宙,需要创造吗?

 

2005年接受采访时,霍金说,“我知道我的人生很难被描述为普通,但我确实觉得,在我心里,我就是个普通人。”描述自己的工作流程,他说:“首先是寻求优雅而协调的数学模型,然后提出理论,利用理论作出可被观测验证的预言。如若观测和预言一致,也不能说明理论被证明了,只不过说明该理论有资格存活,以作下一步预言,新预言又要由观测来验证。如果观测与预言不符,那么就抛弃你的理论。”

 

很少有人能听懂这个“普通人”的话,然而,这不妨碍人们喜欢这调调。科学家这个职业的从业者就该这样。

 

人们是那么喜欢他。在中国,一手《时间简史》、一手《金刚经》是作家王朔某段时间的经典形象。在美国,一个加油站服务员得知服务对象是科学家时,就说自己最崇拜的英雄就是霍金。霍金说,“人们喜欢遵循这样的公式:史蒂芬·霍金患了很严重的病,他被禁锢在轮椅上,不能言语,只能挪动X根手指。然而,他写了这部关于大问题的书:我们从何处来往何处去……”

 

在美国,有专栏作家问:难道有谁看懂了《时间简史》吗?一位家长公开回应:“我认为,看不懂这本书的人该去补补基础物理知识。我17岁的儿子,一个物理成绩总是在90分以上的中学生,就觉得霍金这本书很容易理解,他认为霍金该在书里介绍些更难的物理,而不总是这些简单的东西。”

 

人们确实在读那本书。边读边讨论,这位研究宇宙的科学家究竟是否认同上帝创世。

 

最初,人们以为他是站在上帝一边的,《时间简史》的结尾,霍金说:若能知道宇宙如何开始,“将是人类理智的终极胜利——因为那时我们知道了上帝的精神。”然而,再细看,那本书里还藏着一句:“时空是有限而无界的可能性,就表明着没有开端、没有创生的时刻。”在去年的新书《大设计》中,这类表述被提到了显眼处,他说:“宇宙创造过程中,上帝没有位置。”

 

1632年,伽利略68岁,出版了《关于两种世界体系的对话》;2010年,霍金68岁,出版了新书《大设计》,并在一部纪录片中表示:不要跟外星人说话,他们也许并非善意。又说:我们应该相信存在外星人,而不是上帝。

 

(本文资料来源于霍金的《时间简史》、《果壳里的30年》、《大爆炸、婴儿宇宙及其他》等,及BBC与Discovery拍摄的纪录片等。感谢理论物理研究所李淼研究员和浙江大学博士生李剑龙对本文的帮助。)

 

 

*本文首发于南方人物周刊第241期。

*原标题《霍金 明星科学家是怎样炼成的》

*本文仅代表作者观点,不代表地歌网立场。

*本文系作者授权地歌网发表,未经许可,不得转载。

 
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