乌海保险社区

霍金去世 | 这个宇宙又少了颗美丽的心灵

南都周刊2018-05-13 19:39:49





2018年3月14日,霍金去世,终年76岁。

本文节选整合自维基百科


史蒂芬·威廉·霍金,(Stephen William Hawking,1942年1月8日-2018年3月14日),英国物理学家与宇宙学家,任职剑桥大学理论宇宙学中心研究主任。同时,他也是皇家文艺学会的荣誉会员,并曾经获得总统自由勋章,后者是美国所颁发最高荣誉平民奖。


霍金做出很多重要贡献,最主要的是他与罗杰·彭罗斯共同合作提出在广义相对论框架内的彭罗斯–霍金奇性定理,以及他关于黑洞会发射辐射的理论性预测(现称为霍金辐射)。


他撰写了多本阐述自己理论与一般宇宙论的科普著作,广受大众欢迎。其中《时间简史:从大爆炸到黑洞》曾经破纪录地荣登英国《星期日泰晤士报》的畅销书排行榜共计237周。


此外,霍金患有肌萎缩性脊髓侧索硬化症,病情会随着岁月逐渐愈加严重。他全身瘫痪,不能发声,必须依赖语音合成器来与其他人通话。霍金曾经有过两次婚姻,育有3名子女。



书香家庭


史蒂芬·霍金1942年1月8日出生于英国牛津,出生当天正好是现代科学之父伽利略·伽利莱逝世300年忌日。他的父母都就读于牛津大学,父亲主修医学,母亲学习哲学、政治学和经济学。


1950年,霍金的父亲升任为国家医学研究院寄生虫学部门主任,在该学术领域享有盛名,全家搬到赫特福德郡的圣奥尔本斯。在那里,霍金一家被认为是有点古里古怪的高级知识分子,他们很喜欢阅读书籍,每个人都手不释卷,甚至在餐饮时间,来访客人时常会观察到全家默默地边吃边读书。他们生活很简朴,住屋虽然很大,但是缺乏维护,交通工具是一辆改装过的伦敦计程车。



剑桥之路


霍金就读剑桥大学研究院时期,在1963年的新年派对里,遇到了正准备进入伦敦大学的洁恩·怀尔德,她被霍金的风趣幽默与独立性格所吸引。那时,霍金的身体已出现了渐冻症的症状。


在那时,他发现自己动作越来越笨拙,时常不知缘由地摔跤,划船也变得力不从心。有一次,他还从楼梯上摔下来并且头先着地,造成暂时的记忆力轻微丧失。在剑桥大学时,状况更加恶化,他的讲话有些含糊不清。霍金的父母亲也注意到他的健康问题,因此带他去看专科医生。在21岁时,医生诊断其患有肌萎缩性脊髓侧索硬化症,只剩两年可活,但是,随着两年光阴飞驰而去,他仍旧活着,很奇妙地,病情的恶化渐渐缓慢下来。


1964年10月,霍金与洁恩文定终身。霍金后来感言,这改变了他的人生,给予他生活的动机。洁恩觉得,她要寻找她存在的目的,她猜想这目的应是照顾霍金,不论如何,他们已坠入爱河,他们结婚了。



霍金与洁恩的结婚照


隔年,他找到一份研究员工作,于此,小俩口完成了婚姻大事。婚后第一年,为了完成学业,洁恩在周间必须住在伦敦,在周末才能与霍金共聚。几经周折,他们在应用数学与理论物理系的大楼附近租到一间住屋,霍金每天只要走很短一段路就可以抵达办公室。他还买了一辆三轮机动车,可以驾驶到剑桥附近乡下的天文学学院办事。洁恩毕业于1966年,她决定继续留在伦敦大学攻读博士学位,专门研究评论中世纪西班牙古书。隔年,霍金的大儿子罗柏特诞生。


不知是什么原因,在60年代后期,霍金的身体状况又开始恶化,行动走路都必须使用拐杖,不再能定期教课。由于霍金逐渐失去写字能力,他自己发展出一种替代的视觉性方法,他在脑里形成各种不同的心智图案与心智方程,他可以用这些心智元素来思考物理问题。物理学者维尔纳‧以色列表示,霍金的思考过程,有如莫扎特只凭借想象就写出一整首极具特色的交响乐曲。


霍金很少谈论他的疾病与肢体障碍,甚至跟洁恩,他都很少谈到这些困难。由于他的行动不便,全家事无钜细几乎都必须倚赖洁恩处理,这样,霍金也才会有更多的时间思考物理问题。


他的妻子洁恩·怀尔德后来说,“有些人称这为决断,有些人称这为固执,而我曾经在很多时候称这为既果断又固执。”


60年代末期,经过不断劝说,霍金才同意使用轮椅,后来,朋友们都知道他是个危险司机,他时常会肆无忌惮地冲过街路,似乎以为自己拥有优先权。霍金很受欢迎、很具幽默感,但是由于他的疾病与他治学时的不客气态度,有些同事选择与他保持距离。


1974年,霍金获聘去加州理工学院做研究,为了减轻负担,洁恩提议找一位研究生或博士后帮助照顾霍金的生活起居,这样,洁恩可以有更多休息时间。他们找到研究生柏纳德·卡尔跟随他们一起去加州帕萨迪纳作研究。



电影《万物理论》剧照



不能言语


霍金的言语功能逐年退步,到了70年代后期,只剩下他的家人或密友能够听得懂他的话。 为了与其他人通话,他必须倚赖翻译。在霍金的办公室大楼门口,没有设置专门给轮椅通行的残障坡道,剑桥大学不愿负担搭建残障坡道所需的款项,因此霍金与剑桥发生争执,他与妻子共同发起活动敦促剑桥改善残障设施。但是,对于扮演残障权利代言人这角色,霍金的态度通常很模棱两可,一方面他很想帮助残障族群,但另一方面又想把自己跟残障和残障所伴随的挑战分开。


1985年,霍金拜访欧洲核子研究组织时感染了严重的肺炎,必须使用维生系统。由于病况危急,医生询问洁恩是否应该终止维生系统的运行。洁恩的答案是“不”,替代方案是霍金必须接受气管切开术。这项手术可以帮助他呼吸,但将使他从此再也无法发声。在手术后,经过在加护病房一段时间的疗养,霍金才被准许出院,但他仍需费用昂贵全天24小时看护。尽管英国国民保健署可以给付疗养院费用,可是洁恩还是决定带霍金回家。


在那时,诺贝尔奖得主盖尔曼是麦克阿瑟基金会的董事,麦克阿瑟基金会慷慨地答应负担所有医护费用。洁恩请到了三班护士轮流看护霍金,其中一位护士伊莲‧梅森后来成为霍金的第二任妻子。


霍金不再能讲话,必须用特别方法传达信息,对方一手拿着一张字母卡,另一手一个字母一个字母地用食指指,当指到霍金想要的字母时,霍金会扬起眉毛,这样,可以慢慢地把整个单字拼出来。136后来,电脑专家华特·沃特斯送给他一个称为“Equalizer”的程序,可以让他在屏幕上选择单字、单词或字母。这个程序大约有2500–3000个单字,并内建了一个语音合成器,安装在霍金轮椅上的小电脑里。这样,霍金就不再需要找人做他的翻译。




霍金很高兴地说,“与在我失去说话功能前相比,我现在可以更如意地传达信息。”他稍微操控他的手来开启开关,每分钟大约能给出15个单字。每一次演讲前,他会事先准备好讲义,然后用语音合成器把内容发表出来。有些人觉得语音合成器给出的声音具有美国或斯堪的纳维亚口音。霍金原本希望换成英国口音,但后来习惯了,反而觉得那就是他的声音。


霍金的健康仍旧在缓慢恶化,2005年,他开始使用脸颊肌肉的运动来控制他的通讯设备,每分钟大约可以输出一个字。由于这疾病很可能引起闭锁症候群,霍金与神经学专家研发出一套新系统,让电脑将他的脑波图样翻译为词句。2009年,他不再能独立驾驶他的轮椅,他的呼吸越加困难,时常需要使用人工呼吸器,还有几次严重到需要去医院诊疗。



学术生涯


关于宇宙初始有两种主流理论,大爆炸理论与稳恒态理论。60年代,稳恒态理论的预测被发现与天文观测结果不符合。霍金觉得稳恒态理论的未来可能相当坎坷,于是他开始投身研究大爆炸理论。


贝尔实验室的阿诺·彭齐亚斯和罗伯特·威尔逊于1965年测量到宇宙背景辐射,彻底摧毁了稳恒态理论。罗杰·彭罗斯于1965年提出理论阐明,假设恒星在生命末期坍缩成黑洞,则不论恒星原本状况为何,不论它怎样坍缩,它会在黑洞中心坍缩成一个密度无穷大、曲率无穷大的时空奇点。


霍金从这最早的奇性定理得到启发,将同样的想法应用于整个宇宙,并且逆转时间方向,设想从一个密度无穷大、曲率无穷大的时空奇点向外爆炸,会发生什么样的状况,他撰写的博士论文《宇宙膨胀的性质》研讨的就是这论题。霍金发表的论文《奇点与时空几何》与彭罗斯的论文共同赢得了那年的亚当斯奖。


霍金与乔治·艾利斯于1968年发现,宇宙背景辐射的存在证实宇宙的确曾经发生过大爆炸。1970年,霍金与彭罗斯共同发表论文证明,假若宇宙遵守广义相对论,并且含有足够多的物质(如同现今观察到的数量),则它必定起始于大爆炸奇点。霍金与艾利斯共同撰著的《时空的大尺度结构》于1973年出版,这是霍金的第一本著作,现已成为经典文品。


在对于奇点的研究告一段落之后,霍金开始研究黑洞。1971年,他发表论文阐明,黑洞的事件视界表面面积永不会减少,两个黑洞合并后的表面面积不会小于原先两个表面面积之和,这发现后来被命名为黑洞热力学第二定律。


《时空的大尺度结构》成功出版后,霍金开始专注研究量子引力──量子力学与广义相对论的结合。1974年,霍金在第二次量子引力会议发表论文《黑洞爆炸?》。这篇论文立刻震惊了整个宇宙学界。同年,他当选为英国皇家学会院士,年龄才32岁,是最年轻的院士之一。虽然霍金发表的这篇论文极具争议性,到了70年代末期,经过更进一步研究与论述,这理论物理学的突破终于被学术界广泛接受。



霍金亲身经历零重力感觉


霍金于1975年回返剑桥大学担任大学教授。在那时期,人们对于黑洞与研究黑洞的物理学者有浓厚的兴趣,时常可以在报纸杂志或电视媒体看到霍金的访谈。学术界也多次表扬他在宇宙学的成就。


1979年,霍金成为第十七位卢卡斯教授。他的就职演讲的题目为《是否即将看到理论物理的尽头?》。在演讲中,霍金坦率预测,在本世纪结束之前,量子力学与广义相对论将会被合并在一起,N=8超引力理论是万有理论的首选。超引力理论衍生自超对称理论,N=8超引力理论预测引力子有8种超对称伙伴,即8种引力微子,该理论因此而得名。


霍金在演讲结束前又预测,就研究理论物理的能力而言,电脑将会超越人脑,就算这不是理论物理的尽头,这也可能是理论物理学者的尽头。


霍金将理察·费曼原创的总和历史方法应用于研究宇宙的起源,这涉及到总和宇宙的每一种可能历史,也就是说,总和在时空的每一条世界线可能发生的事件。这意味着必须考虑宇宙的边界条件。1981年,在梵蒂冈教皇科学学会主办的一场会议里,霍金发表了论文《宇宙边界条件》。他提议,宇宙可能没有边界(没有起源或终结)。两年后,他与詹姆斯·哈妥共同提出宇宙无边界模型。


霍金对于时间箭头做了颇多研究。他在1985年发表的一篇论文里声称,假若无边界提议是正确的,则宇宙最终会停止膨胀,开始坍缩,在这坍缩过程时,时间会朝着反方向流逝。这论点极具争议性。他曾经指导过的学生唐恩·佩吉发表论文反驳此结果。经过一番功夫,佩吉与另外一位学生雷蒙·拉弗兰姆,成功说服了霍金,促使霍金承认错误,并且撤回这概念。


由于先前卓越的研究成果,霍金得到更多奖章。1981年,他被授予弗兰克林奖章。隔年,又获颁英帝国司令勋章 (CBE)。奖章不能被直接用来支付日常开销,为了筹措孩子教育与家庭生活所需的费用,霍金决定撰写一本大众读者可以看得懂,解释宇宙奥秘的科普书籍。他并没有找学术出版社承担发行的工作,而是与商业出版社签约,因此得到一大笔预付款。这本书的书名为《时间简史》,首稿于1984年完成。经过多次编缀,该书于1988年出版发行。


这本书快速飘升至美国与英国的畅销书排行榜第一名,并且占据那位置好多个月,很快地就卖出一百万本。至2001年为止,这本书至少被翻译成35种语言,销售超过九百万本。霍金已成为大众明星,各种媒体都争相报导有关他的消息。《新闻周刊》杂志甚至在封面刊登了他的肖像,称他为“宇宙大师”。



2015年8月24日,霍金在斯德哥尔摩的会展中心举行公开演讲


霍金对于将科学介绍给更广泛大众的工作不遗余力。《时间简史》的电影版本,经过埃洛·莫里斯的导演与史蒂芬·史匹柏的制作,正式于1992年在好莱坞的美国电影艺术与科学学会首映。原本,霍金认为这部电影应该如同他的著作一般,专注于描述科学理论,而不是人物事迹,然而,他后来发现其中一大半内容是在描述人物事迹,他很随和地改变主意,觉得这是件好事,但他并未在摄影机之前公开自己的私生活。


霍金将他从1976年到1992年撰写的14篇文章收集成一本科普著作《黑洞与婴儿宇宙》,于1993年发行。在这本书里,霍金谈到他的生平,他怎样经历与奋战渐冻症,以及一些宇宙学理论,特别是黑洞怎样孕育出婴儿宇宙。1997年,英国广播公司与美国公共电视合作制成了六集电视节目《史蒂芬‧霍金的宇宙》,这次,在霍金的坚决要求之下,节目内容完全聚焦于说明科学理论。


由于《时间简史》广受好评,霍金又于2001年撰写完成了姊妹作《胡桃里的宇宙》,概述霍金在完成《时间简史》之后的一些研究结果,历如,关于膜世界的研究结果。《胡桃里的宇宙》包括了霍金对于膜理论的一些意见,例如额外维度是否存在这问题并不具意义。人们只能检试额外维度数学模型是否恰当地描述宇宙来评价额外维度。


随着黑洞学研究快速进展,越来越多的学者认为霍金关于黑洞信息遗失的答案可能不正确。2004年,在爱尔兰都柏林举办的第十七届广义相对论与引力国际会议 (GR17)的一场演讲里,霍金给出他自己的相当具有争议性的解答,涉及到黑洞可能同时拥有多种拓扑(几何)。


霍金与女儿露希、博士学生克里斯多福·盖发德于2007年共同撰写完成童书《乔治通往宇宙的秘密钥匙》,这本书讲述孩童乔治如何找到并借着一种宇宙闸门游遍整个太阳系。两年后,霍金与女儿露希撰写童书《乔治的宇宙寻宝》,这本书叙述乔治怎样迷航宇宙寻找生命的踪迹。过了两年,他们又再度合作完成童书《乔治与大爆炸》,这本书论述宇宙在大爆炸时的状况。


霍金与俄国科技界亿万富翁尤里·米尔纳于2015年7月20日共同发起突破倡议,其目标是在探寻外星生命,尝试回答命题:“我们是否孤独地生存在这浩瀚宇宙之中?”






来源|南都周刊


END



欢迎分享到朋友圈,如想取得授权请邮件:newmedia@nbweekly.com。如果想找到小南,可以在后台回复「小南」试试看哦~    



Copyright © 乌海保险社区@2017