英國著名物理學家霍金去世

2018年3月14日(農曆2018年1月27日)，英國著名物理學家霍金去世享年76歲。斯蒂芬·威廉·霍金(StephenWilliamHawking)，1942年1月8日-2018年3月14日據英國天空新聞等多家媒體2018年3月14日訊息，斯蒂芬·霍金去世，享年76歲。霍金的子女們在宣告中稱，“他是一位偉大的科學家…他的工作成果和遺產的影響將會持續多年。”他們稱讚他的“勇氣和堅持”，並說他的“才華和幽默”激勵了全世界的人們。“我們會永遠想念他的，”他們說。據法新社報道，霍金子女們在一份宣告中稱：“我們深愛著的父親去世了，我們深感悲痛。霍金，1942年1月8日-2018年3月14日斯蒂芬·威廉·霍金(StephenWilliamHawking)，1942年1月8日出生於英國牛津，英國劍橋大學著名物理學家，現代最偉大的物理學家之一、20世紀享有國際盛譽的偉人之一。霍金21歲時患上肌肉萎縮性側索硬化症(盧伽雷氏症)，全身癱瘓，不能言語，手部只有三根手指可以活動。1979至2009年任盧卡斯數學教授，主要研究領域是宇宙論和黑洞，證明了廣義相對論的奇性定理和黑洞面積定理，提出了黑洞蒸發理論和無邊界的霍金宇宙模型，在統一20世紀物理學的兩大基礎理論——愛因斯坦創立的相對論和普朗克創立的量子力學方面走出了重要一步。獲得CH(英國榮譽勳爵)、CBE(大英帝國司令勳章)、FRS(英國皇家學會會員)、FRSA(英國皇家藝術協會會員)等榮譽。2012年4月6日播出的熱播美劇《生活大爆炸》第五季第21集中，斯蒂芬·霍金本色出演參與了客串。2017年為英國BBC錄製紀錄片《探索新地球》。物理學家斯蒂芬·霍金11月6日表示，技術有望逆轉工業化對地球造成的一些危害，有助於消除疾病和貧困，但人工智慧需要加以控制。2017年11月，霍金預言2600年能源消耗增加，地球或將變成“火球”。智慧之星告別人間，他的這些經典語錄卻永遠閃耀在人類文明星空上：有人說愛因斯坦生日這天霍金走了他出生那天是伽利略去世的日子延伸閱讀：霍金的科學成就究竟有多大?延伸閱讀：霍金的科學成就究竟有多大?作為科學工作者，我在這裡不打算重複那些經常被傳來傳去的老生常談或者以訛傳訛，而是希望向公眾儘量清楚準確地介紹一下霍金的實際成就。霍金，1942年1月8日-2018年3月14日第一個問題，也是最基礎的問題霍金在科學上的成果有多大?基本的回答是：霍金是一位卓越的科學家。你如果說他是一位偉大的科學家，我也不會反對。不過，經常有媒體把他稱為愛因斯坦之後最偉大的科學家、當世最偉大的科學家之類，這就說過頭了。曾經有人問我：“為什麼科學界公認霍金是愛因斯坦之後最偉大的科學家?”我的內心是崩潰的，不禁要反問他：“誰跟你說這是科學界公認的?科學界完全沒有這樣認為，好不好!”實際上，從一個明顯的指標就可以看出來：霍金連諾貝爾獎都沒有得，怎麼可能是當世最偉大的科學家呢?這就引出第二個問題，也是一個經常被問起的問題：霍金為什麼沒有得諾貝爾獎?回答其實很簡單：因為他的成果沒有達到諾貝爾獎的級別。並不是因為諾貝爾獎委員會有偏見或者搞什麼政治，而是因為單純科學上的原因。由此引出第三個問題：霍金最重要的科研成果是什麼?對於這個問題的回答，就必不可免要講一些科學術語了。正如霍金在《時間簡史》裡提到的，每一個公式都會嚇跑一半的讀者。不過，如果你真的想知道這個問題的答案，我希望你耐心地看下面的解釋，我相信你肯定可以從中瞭解一個基本的圖景。霍金的研究領域主要是宇宙學，這是一門科學，而不是哲學。是的，研究宇宙現在不是哲學家的事，而是科學家的事。人們不再是透過像“兩小兒辯日”這樣的哲學辯論去思考“宇宙是有限的還是無限的”這種問題了，而是透過觀測和理論，去實證地、定量地研究宇宙。宇宙學裡用到的理論，首先是愛因斯坦提出的廣義相對論，霍金應用廣義相對論做出了許多貢獻。後來人們發現，跟廣義相對論並列的另外一個基礎物理學理論“量子力學”也需要用到，在這方面霍金也有很多貢獻，而且更加重要。霍金的科學成果很多，如果一定要在其中挑一個最突出的，那應該就是“霍金輻射”了。霍金輻射說的是個什麼事呢?我們知道，廣義相對論預言了一種天體，叫做“黑洞”。黑洞的質量是如此之大，在它周圍的引力是如此之強，以至於連光都跑不出去，其他比光慢的物質自然就更跑不出去了。黑洞外部的物質，倒是有可能被黑洞吸進去。由此可見，黑洞就像傳說中的貔貅一樣只進不出，可以說是“絕對的黑”。黑洞理論在日常生活中，大家都經常用生態黑洞、財務黑洞這樣的說法，可見黑洞這個概念是多麼深入人心了。作為一個現代科學術語，黑洞真是創造了一個傳播學上的奇蹟。但是，霍金卻提出：黑洞並不是只進不出的，黑洞不是絕對的黑!他的道理是這樣的：傳統上對黑洞的研究，都只考慮了廣義相對論。但當你加上量子力學的時候，你就會發現，在空間的任何地方，都有許多的粒子和反粒子的對在瞬間產生，又瞬間湮滅。看似真空的東西，其實是暗流洶湧，無數粒子反粒子方生方滅，流動不息。在黑洞的邊界上，也是如此。好，也許現在黑洞把邊界上一個瞬間產生的粒子吸進去了。與此同時，原本應該跟那個粒子湮滅的反粒子現在就不會湮滅了，它作為一個持續存在的真實的粒子出現在了世界上。從外界觀察者的視角看來，就相當於黑洞發射出了一個反粒子!按照這個理論，黑洞確實會發出物質。這種效應，就叫做霍金輻射。黑洞並不是必然會長大的，也可能越變越小，最後消失。這對人們的思想觀念，確實是個很大的震撼!你肯定會問第四個問題了：為什麼霍金輻射沒有得諾貝爾獎?回答是：這只是個理論預測，還沒有被實驗驗證。諾貝爾獎的評選非常慎重，一定要選那些經過驗證、得到公認的成果。這就是為什麼屠呦呦要在發現青蒿素幾十年後才得獎，因為要等到青蒿素大規模使用、成為世界首選的抗瘧疾特效藥之後。即使這麼慎重，還不時有發錯的，諾貝爾獎委員會也是壓力山大。實際上，不要說霍金輻射這樣的對黑洞理論的修正了，就連黑洞本身的存在，還沒有直接的實驗證據呢!當然，絕大多數科學家都相信黑洞的存在，因為間接的證據已經很多了。這種情況就像引力波，在2015年首次直接探測到引力波以前，大多數科學家早就相信了引力波的存在，因為間接的證據已經很充分了。即使霍金輻射得到了實驗驗證，霍金得到了諾貝爾獎，我們還是可以指出：霍金的成果主要是在已有的框架內改進，這固然很好，但比起那些提出新的框架的，還是要低至少一個層次。哪些人提出了新的框架?例如牛頓，提出牛頓力學。麥克斯韋，提出電磁理論。愛因斯坦，提出狹義和廣義相對論。普朗克、海森堡、薛定諤、狄拉克，提出量子力學。楊振寧，提出規範場論。是的，在專業人士看來，楊振寧的科學成就比霍金至少高一個層次。這當然沒有任何不敬的意思，只是做一個客觀分析，反映一個業內共識。由此引出第五個問題：既然霍金的科學成就並不像很多媒體說的那麼偉大，那麼他為什麼這麼出名?回答是：霍金的崇高名望，一方面固然來自他對科學的卓越貢獻，但更多的還是來自其他三個因素。第一個因素，是他的這個專業領域，宇宙學。雖然大多數人都缺乏宇宙學的專業知識，但幾乎所有人都天然地對宇宙學感興趣，人人都喜歡評論幾句。在這方面，只能說有些學科是“自帶流量”的，而有些學科就沒有這麼幸運。例如我的專業，理論與計算化學，大多數人都沒聽說過這麼個學科，公眾即使想問問題，也不知道該問什麼。第二個因素，是霍金傳奇的病情和身殘志堅的精神。霍金得的病，叫做“肌肉萎縮性側索硬化症”，常被稱為“漸凍人症”。2014年流行的活動“冰桶挑戰”，初始目的就是提起大家對於漸凍人症的注意。許多人在第一次見到霍金的時候，雖然早有思想準備，還是被他殘疾的程度震驚得說不出話來。霍金的中國學生、《時間簡史》的中文翻譯者吳忠超就是如此，而霍金對此已經習以為常。《時間簡史》在身體如此極端的禁錮之下，霍金的心靈卻是如此的自由，一直關心著整個宇宙的基本問題，這是多麼感人的英雄形象!《哈姆雷特》裡有一句臺詞：“即使把我關在一個果殼裡，我也會把自己當作一個擁有著無限空間的君王。”這種精神，在霍金身上正得到了充分的體現。事實上，霍金在《時間簡史》之後，還寫了一部科普著作，就叫做《果殼中的宇宙》。第三個因素最有意思，是霍金的科普工作。如果說在科研方面，霍金的成就只是卓越，還有許多人在他之上的話，那麼在科普方面，他的成就就屬於神級了。《時間簡史》在全世界的銷量以千萬計，創造了科普史上的神話。這對全世界的科普作家來說，也是一個巨大的鼓舞。由此引出第六個問題：《時間簡史》這本書，究竟怎麼樣?回答是：我非常欣賞這部著作，從中學到了很多東西。實際上，雖然霍金已經盡力把這麼多深奧的話題寫得通俗易懂，但這些東西本身的難度在那裡放著。大多數讀者看這書，恐怕都無法通順地從頭看到尾。我有一個笑談：對於大多數讀者來說，最值得問的問題大概就是：“你是從哪一章開始看不懂的?”雖然如此，但最奇妙的就是，即使看不懂，大多數人也還是硬著頭皮看下去了，即使不看，也還是買了一本放在書架上。即使是裝點門面，但用科學來裝點門面，說明讀者是知道科學的偉大的。能達到這個效果，科普的作用就已經實現一大半了。正如一句格言所說：偽善，是惡對善最高的致敬!從寫作的角度來分析，霍金的寫法是經過精心選擇的，達到了準確性和通俗性之間一種難得的平衡，竟然把這樣一本非常硬的科普著作寫得很有魅力。我國文學家有許多煉字煉句的故事，例如“推敲”，霍金想必也做了很多這樣的推敲。這是值得全世界的科普作者細心體會，認真學習的。《時間簡史》當中有一個要點，大概是非專業的讀者難以察覺的。最後幾章介紹宇宙學的最新進展和霍金自己的工作時，我可以看出，驅動霍金的一個基礎性的理念就是他對有神論的極度厭惡。對於有神還是無神這個問題，霍金不像許多科學家那樣，認為這個問題不重要，或者只是泛泛而言自己支援無神論者或者支援不可知論，而是非常明確地支援無神論，反對有神論。明確到什麼程度呢?他的許多研究，就是以把上帝的觀念更加徹底地驅逐出去作為動機的。在這個意義上，霍金不僅是一個無神論者，而且是一個戰鬥的無神論者，就像歷史上的範縝、狄德羅、現在的理查德·道金斯等人一樣。一個典型的例子，就是他晚年的一個重要工作，“無邊界的邊界條件”，即認為宇宙的邊界條件就是“沒有邊界”。由此就可以自然地解答“大爆炸之前有什麼”的問題，因為時空是一個四維的球面，就好比地球的表面，其中沒有任何一個點是邊界，沒有任何一個點是特殊的。大爆炸就好比地球的南極，你覺得它特殊，只不過因為你用的座標系把它作為最南端而已，其實這完全是人為的。如果你換一套座標系，你就會發現這個點跟其他點的地位都一樣。所以大爆炸之前沒有東西，因為大爆炸沒有“之前”，就像從南極出發不能再向南走一樣。很抱歉，由於篇幅所限，在這裡不能對這個問題做更詳細的說明，例如“時空”這個詞是什麼意思。有興趣的讀者，可以參考我的相關文章，例如《聽三位諾貝爾獎得主講引力波》。第七個問題是：霍金近年來經常發表一些離奇的或者不靠譜的說法，是不是他已經變成神棍了?或者被背後的某個集團控制了，成了這些人的傀儡?回答是：沒有。那些所謂霍金的不靠譜言論，一大半是媒體胡編亂造的，霍金從來沒有說過。這些造謠媒體實在是太卑劣了，這種愚蠢的炒作只能反映這些人知識水平和道德水平的低下。還有一些確實是霍金說的，即使不見得完全正確，至少也是嚴肅的發言。有些人不贊同這些發言，這很正常，但認為跟自己意見不一致的就是神棍或者傀儡，這也腦補得太厲害。對於霍金或者對於任何的著名科學家，都應該既不要神化，也不要醜化，客觀冷靜地看待就是了。他說的觀點，如果你覺得有道理，就參考一下。如果你覺得沒道理，不聽就是了，何必要腦補一通陰謀論呢?畢竟，一個偉大人物之所以成為偉大人物，不是因為他做錯了什麼，而是因為他做對了什麼。毫無疑問，霍金已經成為了當代的一位偉大人物。霍金，1942年1月8日-2018年3月14日劉慈欣有一部短篇小說，叫做《朝聞道》，裡面就出現了霍金。這部小說說的是，人類建好了一座環繞整個地球的超級加速器，叫做“愛因斯坦赤道”。正要啟動這臺加速器的時候，一個外星人突然出現來阻止我們。外星人告訴地球人，這部加速器能量太大，可能會導致真空衰變，毀滅整個宇宙，他的任務就是監視全宇宙的智慧生命，排除這種危險。地球人問：你們是從什麼時候開始注意到地球的?排險者的回答是：37萬年前，當有10個原始人仰望星空的時間超過了預警的閾值，對宇宙表現出了充分的好奇的時候。地球人問：不是說，只有當有能力產生創世能級能量過程的文明出現時，預警系統才會報警嗎?排險者的回答是：當生命意識到宇宙奧秘的存在時，距它最終解開這個奧秘就只有一步之遙了。比如地球生命，用了四十多億年時間才第一次意識到宇宙奧秘的存在，但那一時刻距你們建成愛因斯坦赤道只有不到四十萬年時間，而這一程序最關鍵的加速期只有不到五百年時間。如果說那個原始人對字宙的幾分鐘凝視是看到了一顆寶石，其後你們所謂的整個人類文明，不過是彎腰去拾它罷了。劉慈欣在這裡講的道理，發人深思。好奇心是人類的一種天性，而且不可遏止。透過科學這項人類最偉大的事業，即使被禁錮在果殼之內，人也仍然可以享有精神的自由。帕斯卡的這段名言，正是我們對霍金最恰當的紀念：“思想形成人的偉大。人只不過是一根蘆葦，是自然界最脆弱的東西；但他是一根會思想的葦草。用不著整個宇宙都拿起武器來才能毀滅他；一口氣、一滴水就足以致他死命了。然而，縱使宇宙毀滅了他，人卻仍然要比致他於死命的東西更高貴得多；因為他知道自己要死亡，以及宇宙對他所具有的優勢，而宇宙對此卻是一無所知。因而，我們全部的尊嚴就在於思想。正是由於它，而不是由於我們所無法填充的空間和時間，我們才必須提高自己。因此，我們要努力好好地思想；這就是道德的原則。”延伸閱讀：史蒂芬·霍金76載傳奇人生延伸閱讀：史蒂芬·霍金76載傳奇人生1942年1月8日，霍金出生於英國牛津，他被譽為繼愛因斯坦之後最傑出的理論物理學家。霍金生前一直致力於研究宇宙論和黑洞，並證明了廣義相對論的奇性定理和黑洞面積定力，提出了黑洞蒸發理論和無邊界的霍金宇宙模型，他獲得了CH(英國榮譽勳爵)、CBE(大英帝國勳章)、FRS(英國皇家學會會員)…...當然，霍金之所以偉大，還因為他有一段傳奇般的人生。也許鮮有人知道，霍金出生當天正好是伽利略逝世300年忌日，同時這也是英國最動盪的時期。1942年1月，納粹德軍幾乎夜夜不停地轟炸倫敦。這迫使霍金一家搬離海格特的家園遷到牛津避難。他們在霍金誕生後又回到了倫敦。童年時的霍金學業成績並不突出，但他喜歡設計極為複雜的玩具。據說他曾用一些廢棄用品做出一臺簡單的電腦。但就是看似平凡的少年，卻從17歲開始了他的傳奇人生。1959年17歲的霍金考入牛津大學，攻讀自然科學，用了很少時間而得到一等榮譽學位，隨後轉讀劍橋大學研究宇宙學。1963年，21歲的他不幸被診斷患有肌肉萎縮性側索硬化症即運動神經細胞病。醫生曾診斷身患絕症的他只能活兩年，可他一直堅強地活了下來。1965年，23歲時他取得了博士學位留在劍橋大學進行研究工作。1973年，他考察黑洞附近的量子效應，發現黑洞會像天體一樣發出輻射，其輻射的溫度和黑洞質量成反比，這樣黑洞就會因為輻射而慢慢變小，而溫度卻越變越高，最後以爆炸而告終。黑洞輻射或霍金輻射(包括deSitter空間中的霍金輻射)的發現具有極其基本的意義，它將廣義相對論、量子場論和熱力學統一在一起，其為彎曲時空中的量子場論。1973年以後，他的研究轉向了量子引力論。雖然人們還沒有得到一個成功的理論，但是它的一些特徵已被發現。例如，空間-時間在普朗克尺度下不是平坦的，而是處於一種粉末的狀態。在量子引力中不存在純態，因果性受到破壞，因此使不可知性從經典統計物理學、量子統計物理提高到了量子引力的第三個層次。1980年以後，霍金的興趣轉向了量子宇宙論，提出了能解決宇宙第一推動問題的無邊界條件。2004年7月，他承認了自己原來的“黑洞悖論”觀點是錯誤的。《時間簡史》的副題是從大爆炸到黑洞。史蒂芬·威廉·霍金認為他一生的貢獻是在經典物理的框架裡，證明了黑洞和大爆炸奇點的不可避免性，黑洞越變越大，但在量子物理的框架裡，他指出，黑洞因輻射而越變越小，大爆炸的奇點不斷被量子效應所抹平，而且整個宇宙空間正是起始於此。理論物理學的細節在未來的20年中還會有變化，但就觀念而言，已經相當完備了。1985年，他因患肺炎做了穿氣管手術，被徹底剝奪了說話的能力，演講和問答只能透過語音合成器來完成。1985年，第一次來到中國，到中國科技大學和北京師範大學訪問。在科大水上講演廳做天體物理的學術報告。1988年，霍金的科普著作《時間簡史：從大爆炸到黑洞》發行，從研究黑洞出發，探索了宇宙的起源和歸宿，該書被譯成40餘種文字，出版逾1000餘萬冊，但因書中內容極其艱深，在西方被戲稱為“讀不來的暢銷書”(UnreadBestseller)，有學者曾指這種書之所以仍可以如此暢銷，是因為書本嘗試解答過去只有神學才能觸及的題材：時間有沒有開端，空間有沒有邊界。2001年10月，又一部作品《果殼中的宇宙》(TheUniverseinaNutshell)出版發行。書是《時間簡史》的姐妹篇，以相對簡化的手法及大量圖解，訴說宇宙起源。2002年，第二次來中國，在北京、杭州作主題為《膜的新奇世界》(BraneNewWorld)科普報告，向公眾闡釋他的關於天體演化的“M理論”。霍金亦試圖透過通俗演講，將自己的思想與整個世界交流，除了常在英國及美國發表演說，他90年代曾兩次到訪日本。霍金曾指，大眾會好奇一位殘障人士，為何會想到這麼多宇宙論，令他成了大眾媒體的寵兒。事實上，他在《星際迷航(StarTrek)》中的電視系列劇《星際迷航：下一代》中飾演過自己，與愛因斯坦及牛頓一起打橋牌；他亦曾在美國卡通片《辛普森一家》中“演出”，拯救劇中的女孩。其形象也在卡通片《飛出個未來》中的一集裡出現。卡通片《居家男人》中則有與其類似的角色(Steve)對其進行了滑稽的模仿。2006年，他在香港透露正與女兒合撰寫一套類似於《哈利波特》、但主題是理論物理學而非魔法的小說。2006年6月，第三次來中國，他帶來的仍然是自己關於宇宙學最新的研究，在香港科技大學體育館主持一個題為"宇宙的起源"的演講時，轟動一時，被戲稱為受到“搖滾巨星”級的接待。2006年6月19日上午，在人民大會堂向北京的公眾講述《宇宙的起源》。2009年4月6日，霍金因病取消外訪，同月20日因病送院治理，情況欠佳。2012年1月傳出因臉部肌肉惡性萎縮，已嚴重影響其表達能力，並有可能使他無法發出獨特的“電腦聲”。2012年4月6日播出的熱播美劇《生活大爆炸》第五季第21集中，史蒂芬·霍金本色出演參與了客串。2012年，霍金在趙曉凱收藏北京奧運火炬上蓋上了兩枚金色指紋，並題詞：“為了人類長期生存，為了世界和平，我們需要銷燬所有核武器”(toensurethelongtermsurvivalofthehumanraceweneedtodisarmallnuclearwarheadsandpromoteworldpeace!)。2017年為英國BBC錄製紀錄片《探索新地球》。2018年3月14日，霍金的生命定格在了76歲。傳奇雖已謝幕，但他對未來的影響還在繼續。