青书单|他揭开了宇宙奥秘,他自己的人生又是怎样的

青书单|他揭开了宇宙奥秘,他自己的人生又是怎样的
据多家外媒报道,著名天体物理学家史蒂芬·霍金于今天去世,享年76岁。1963年,21岁的霍金被诊断患有运动神经元疾病,当时医生曾预言他至多能再活两年,但他继续在剑桥大学学习,并成为自阿尔伯特·爱因斯坦以来最杰出的理论物理学家之一。他以一系列的畅销科普著作让全球读者惊叹不已,一步步揭开宇宙的奧妙。在个人传记《我的简史》中,霍金首度将目光转向自己,向世人揭露他的人生与思考演化。

我的简史

文 | 史蒂芬·霍金

我最早的记忆是站在海格特的拜伦宫学校的托儿所嚎啕大哭。我周围的所有小孩都在玩似乎是非常美妙的玩具,而我想参与进去。但是我只有两岁半,这是我第一回被放到我不认识的人中间,我很害怕。我认为我的父母对我的反应颇为惊讶,因为我是他们的第一个孩子,而且他们依从儿童发育教科书,书上讲孩子在两岁时就应该准备开始社交。不过他们在这个可怕的上午之后即把我带走,在一年半的时间里不再把我送回拜伦宫。

霍金小时候

那时,也就是二战时期以及战后不久,海格特是一些科学家和学术界人士居住的区域。(在另一国家他们会被称作知识分子,但是英国人从不承认有什么知识分子。)所有这些父母都把孩子送进拜伦宫学校,这是一所当时非常先进的学校。

我记得我对父母抱怨说,这所学校从未教我任何东西。拜伦宫的教育者们不相信那时被认可的灌输教育法。相反地,你被假定自己学习读书而没有意识到是被教的。我终于到相当晚的八岁才学会阅读。我的妹妹菲利帕被用更传统的方法教会阅读,四岁时即能阅读。但那时,她肯定比我聪明。

我们住在一幢高大的、狭窄的维多利亚风格的房子里,这是我父母在二战时期以非常便宜的价格购置的,当时人人都以为伦敦将被炸平。事实上,一枚V-2火箭就落到离我们家只有几间房子远的地方。当时我和母亲、妹妹都出门了,只有父亲在家。幸运的是,他没有受伤,而房子也没有受到重创。但是在后来许多年路上留下了一个大弹坑,我经常和朋友霍华德在那儿玩,他住在另一个方向和我们隔着三个门的房子。因为霍华德父母不像其他我认识的所有朋友的父母,不是知识分子,所以他对我而言是一种启示。他进郡立学校,而不是拜伦宫,而且他通晓足球和拳击,这都不是我父母梦寐以求地追随的运动项目。

另一个早期回忆是我得到的第一组火车玩具。二战时英国不制造玩具,至少不为国内市场制造。但是我对火车模型有强烈兴趣。父亲试图给我造一列木质火车,但它没有使我满足,由于我需要某种自己能运动的东西。于是他搞到了一列二手的发条火车,用烙铁修理好,在我快3岁时送给我作圣诞礼物。那列火车走得不很好。不过我父亲在二战刚结束时去了趟美国,当他坐玛丽皇后号回来时,他给我母亲带了一些尼龙,那是当时在英国得不到的。他为我妹妹玛丽带回一个玩偶,它能一躺下来就闭上眼睛。而他给我带了一列美国玩具火车,还包括排障器和八字轨道。我还记得在我打开盒子时的激动。

必须上紧发条的发条火车已经非常好了,但我真正想要的是一列电动火车。我时常花费几个小时观看海格特附近克劳奇恩德的火车模型俱乐部的设计。我朝思暮想有一列电动火车。终于,当我父母都出门到什么地方去时,我抓住机会从邮局银行取出非常有限的钱,这些钱是人们在特殊场合例如施洗礼时给我的。我用这钱买了一列电动火车。但是令人非常沮丧的是,它也运行的不是很好。我应该将它退回去要求商店或者制造厂家更换一个新的,但当时的看法是,买某种东西是一种特权,如果东西有毛病只得自认倒霉。于是我花钱去修理马达,修理之后它也一直未能运行得很好。

霍金少年时代

后来,在我十几岁时,我建造了飞机模型和船模型。我的手工从来就笨拙,但我是和学友约翰·麦克列纳翰一起做的,他比我灵巧得多,他的父亲在自己家里有车间。我的目标总是建造一个我能控制的运行的模型。我不在乎它的外表看起来如何。我想正是同一种动因驱使我和另一位学友罗杰·芬尼豪一道发明了一系列复杂的游戏。有一种制造业游戏,附有生产不同颜色产品的工厂,为它们运营的公路和铁轨以及股票市场。有一种战争游戏,在4000个方块的板上玩,甚至还有封建游戏,在这游戏中每一个玩家都是有家谱可查的整个王朝。我以为这些游戏,还有火车、船舶和飞机都是来自要了解系统如何运行和如何控制它们的强烈愿望。从我开始攻读博士学位开始,我对宇宙学的探索满足了这个需求。如果你理解宇宙如何运行,在某种程度上,你就控制了它。

1962年霍金在毕业典礼上

1962年10月我到达剑桥读研究生。我申请跟随弗雷德·霍伊尔做研究,他是当时英国最著名的天文学家,稳态理论的主要倡导者。我这里讲天文学家,因为宇宙学在那时几乎不被承认为正当的领域。由于和霍伊尔的学生贾扬·纳里卡一道上过夏季课程受到了启发,我认为这正是我要从事研究的领域。然而,霍伊尔已收有足够多的学生,我很失望地被分配给我从没听说过的丹尼斯·西阿玛。

这也许是最好的。霍伊尔经常外出,他可能不会较多地注意我。而西阿玛却常在近旁,随时可以和我交谈。我对他的很多思想持异议,尤其是关于马赫原理,即物体的惯性应归因于宇宙中所有其他物体的影响的思想,但是他的思想激励我发展自己的图像。

在我开始研究时,宇宙学和基本粒子物理学似乎是最激动人心的两个领域。后者是活跃的快速改变的领域,吸引了大多数最好的头脑,而宇宙学和广义相对论停滞在1930年代的状态。理查德·费恩曼,这位诺贝尔奖获得者和二十世纪最伟大的物理学家之一,惊人地记述过他于1962年在华沙参加广义相对论和引力会议的经历。他在致妻子的信中写道:“我从会议一无所获。因为没有实验,这个领域不活跃,所以很少最优秀的人在此耕耘。其结果是这里有一大堆傻瓜(126名),而这对我的血压很不利……请提醒我不要再参加任何引力会议!”

当然,在开始做研究时,我对此一无所知。但是我觉得那时研究基本粒子太像搞植物学了。量子电动力学——制约化学和原子结构的光和电子的理论在1940和1950年代就完成了。现在,注意力已转移到原子核中的粒子之间的弱核力和强核力,但类似的场论似乎无法解释它们。的确,特别是剑桥学派认为,不存在什么根本的场论。取而代之,一切都被么正性——也就是概率守恒——以及粒子散射中的某种特征模式所确定。当时认为这种方法会成功,而我却记得弱核力的统一场论的首次尝试被嗤之以鼻的场景,而后者最终取代了前者,现在事后看来,这一切很了不起。现在人们已经忘记了S(-)矩阵的工作,而我很庆幸自己没开始做基本粒子的研究。如果那样的话,我没有任何研究成果可以存活。

另一方面,宇宙学和引力的领域被人忽视日久,当时却已悄然成熟,可以发展了。和基本粒子不同,它存在一个定义很好的理论——广义相对论——但这个理论被认为是不可解决的困难。人们在找到描述该理论的爱因斯坦方程的任何解时如此高兴,他们甚至不去询问该解具有什么物理意义,如果它具有物理意义的话。这就是费恩曼在华沙遭遇到的广义相对论的旧学派。富有讽刺意味的是,华沙会议也以广义相对论开始复兴而被历史铭记,尽管我们可以原谅费恩曼当时没有看出这一点。

新的一代进入这个领域,新的广义相对论研究中心出现了。其中两个中心对我尤其重要。一个位于德国汉堡,受帕斯夸尔·约当领导。我从未访问过那里,但我对那里产生的优雅论文赞赏有加,这些论文和早先关于广义相对论的凌乱研究相比,可谓天上地下。另一个中心是赫尔曼·邦迪领导的位于伦敦国王学院的中心。

因为我在圣奥尔本斯或在牛津的非常容易的物理课程中没学到多少数学,西阿玛建议我研究天体物理。但是既然我未有机会师从霍伊尔作研究,我也就不想研究某种枯燥和缺乏想像力的东西,诸如法拉第旋转。我既然来到剑桥研究宇宙学,那么宇宙学就是我决心要研究的。于是我耽读广义相对论的老教科书,每周都和西阿玛的其他三名学生前往伦敦的国王学院听课。我对词句和方程都明白,但我对这个学科没有感觉。

西阿玛把我引导到所谓的惠勒-费恩曼电动力学。该理论是说电和磁是时间对称的。然而,当一个人开灯时,正是宇宙中其他所有物质的影响使光波从灯泡往外行进,而非从无限远到达并终结于灯泡。为了使惠勒-费恩曼电动力学能行得通,从灯泡往外行进的所有光应被宇宙中其他物质所吸收。这在稳态宇宙中会发生,在那里物质密度会保持常数,而在随着宇宙膨胀密度降低的大爆炸宇宙中则不会发生。人们声称,这是我们生活在一个稳态宇宙中的另一个证明,如果仍然需要证明的话。

据说,这能够解释时间之箭,这是无序化日增,以及为何我们记住过去而非将来的原因。1963年在康奈尔大学举行了一次关于惠勒-费恩曼电动力学和时间之箭的会议。费恩曼如此厌恶关于时间之箭发表的废话,他拒绝将自己的名字印在会议文集中。他只被指为X先生,但每个人都知道那是谁。

我知道霍伊尔和纳里卡已经完成了膨胀宇宙中的惠勒-费恩曼电动力学,还继续去阐述时间对称的新引力论。1964年,霍伊尔在皇家学会的一次会议上首次公开了这一理论。我参加了演讲会,我在问答阶段说,在稳态宇宙中,所有物质的影响会使他的质量无限大。霍伊尔问我为什么这么讲,而我回答说我计算过它。所有人都以为我是指在这演讲期间我已经做完了心算,而事实上我和纳里卡共用一间办公室并且我预先看到了论文草稿,这使得我可以在会议之前去作计算。

霍伊尔非常愤怒。他正想建立他自己的研究所,并且威胁说如果他得不到钱,就参与去往美国的大脑流失潮。他以为我是有人煽动去破坏他的计划。然而,他成立了自己的研究所,而且后来还给我一个工作,因此他显然并不对我怀恨在心。

我在牛津的最后一年就注意到,我变得越来越笨拙。在摔下几个台阶后我就去看医生,但他所说的一切只是“别喝啤酒”。

我搬到剑桥后甚至变得越发笨拙。圣诞节期间,我在圣奥尔本斯的湖上滑冰时跌倒,爬不起来。我母亲注意到这些问题并把我送到家庭医生那里。他把我转到一个专家那里,在我21岁生日刚过不久,我就进了医院进行检查。我在医院里待了两周,期间做了种类繁多的检查。他们从我手臂取出肌肉样品,把电极嵌到我身上,然后把射电波不能透过的一些流体注入我的脊柱,然后使床倾斜,用X射线看这些流体从上往下流动。做了这一切后,除了告诉我没患多发性硬化症以及是非典型的情形外,什么都没讲。然而我推断,他们预料病情会继续恶化。他们除了给我一些维生素外束手无策,尽管我能觉得他们预料这些药片没多大用处。我没有问更多细节,显然他们没有什么好事可告诉我。

意识到我患了可能在几年内致死的绝症对我是有点震惊。这样的事怎么会落在我头上呢?然而,当我在医院里时,我见证了在我对床上一位有些认识的男孩死于血癌。很清楚有人比我更不幸——至少我的状态没有使我觉得患病。我感得有点自怜时,就立即记起那个男孩。

不知道我将来会发生什么或者这个病会发展得多快,我处于一团迷雾之中。医生们让我回到剑桥继续我刚开始的广义相对论和宇宙学研究。但是因为我没有太多数学背景所以研究没有进展——毕竟,当我知道我也许不能活得足够久以完成我的博士论文时很难专心致志。我觉得有点悲剧人物的味道。

霍金(前排左)与简·王尔德

我开始听瓦格纳的音乐,但杂志文章报道说我那时还酗酒,就未免是夸大其词。一旦一篇文章写到这个,另外的文章就抄过去,因为它可以编一个好故事,而最终人人都相信任何出现在出版物中这么多次的东西必然是真的。

然而我当时的梦想是相当让人困扰的。在我的病症还未得到诊断前,我对生活极其厌倦。似乎没有什么事情值得去做。我出院不久,就做了一个即将被处死的梦。我忽然意识到,如果我被缓刑的话,还有很多我能做而值得做的事情。另外一场我做了很多次的梦是,我要牺牲自己的生命去救别人。毕竟,如果我不管怎么都要死,我不妨做一些好事。

但是我没死,尽管我的未来总是被乌云遮盖,我非常惊讶地发现我享受生活。事件发生根本变化的原因是我和一个名叫简·王尔德的姑娘订婚,我是大约在被诊断为ALS病时邂逅了她。这给我了某种生活的动力。

《我的简史》

史蒂芬·霍金 著

湖南科技出版社


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