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光明日报:霍金,一个巨大的科学磁场


http://www.sina.com.cn 2006年06月22日 16:53 光明网-光明日报
科技时代_光明日报:霍金,一个巨大的科学磁场
斯蒂芬·霍金
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  没有比这更孱弱的躯体——然而,就是这孱弱的躯体,诞生了伟大的思想;他无法用健全人的步履行走,但他乘坐时间机器,一次又一次越过了想象的边界;他无法用正常的声音表达,但他灵魂的声音是宇宙中最美妙的天籁。从时间的开端,到宇宙的黑洞,哪里有宇宙的出发点?哪里有宇宙的停止处?当人类昂首于亿万斯年的灿烂星空时,一片伟大思想的光辉正漫过了黎明的幽暗地带。

  和历史一起,记住这个人——STEPHEN HAWKING 斯蒂芬·霍金

  震撼人心的一刻

  6月18日,上午11:30。人民大会堂万人报告厅,“2006超弦国际会议开幕式”主会场。

  在两位科学家演讲结束后,震撼人心的一刻终于到来了。

  全场6300多名听众——绝大多数是高等院校的学生——不自觉地起立,所有的目光在针落有声的静默中,注视着霍金的轮椅被徐徐推上主席台。

  突然间,爆发出浪涛般的欢呼声,席卷了整个礼堂。几百名学生冲上前去,宽大的主席台前顿时竖起了一道密密的、厚厚的人墙,几百双手高举起相机和手机,几百道闪光灯光同时闪起……

  在大会主席丘成桐先生的劝解下,“厚墙”逐渐消失。但有几名记者架着“长枪短炮”不肯退却。全场听众用热烈掌声支持了丘成桐先生的再一次“劝解”,这几名记者终于卸下装备退到一侧。

  演讲随着霍金金属般的声音(由电脑声音合成器合成)开始了。记者看到几乎所有听众都坐直了,前倾着,目光专注地定位于轮椅上的霍金与屏幕上的演讲说明,并保持这种姿势直到演讲结束。

  可以肯定地说,听众中有90%以上听不懂、或者不能完全听懂霍金关于宇宙运行的玄而又玄的“天书”。那么他们为什么还要这般用心地聆听呢?甚至有些学生特意从上海和东北赶来,听完讲座后还要立即返回去参加第二天的考试!

  从他们一张张凝视的、沉思的、激动的和向往的面孔上,可以得到这样的解读:霍金本人和他的演讲就像是一个巨大的科学磁场,科学和科学大师的高贵品格对学生们形成了巨大引力,莘莘学子是来这个磁场感受一种气氛,寻找一种感觉,激发一种情绪,树立一种信念的。也许很多年后,这一刻还会留在他们的心底激励着他们,也许这会是他们一生中非常重要的时刻。

  这就是激荡在21世纪初中国大地上“霍金热”的内核。也许它还能从某个角度预示着中国科学的未来?

  霍金一生最重要的旅程?

  或许,这种热度、这种效果,也正是霍金教授此行的希望?由此我们可以领悟丘成桐先生含义深沉的话:“希望这次访问将成为霍金一生最重要的旅程。”

  与霍金相识三十载、身为霍金好友的丘成桐说,对于六十四岁、全身瘫痪的霍金,此次远行是对体力的巨大挑战。霍金现在每晚须戴着面罩吸氧气,看护者每四十分钟须为他更换一次氧气瓶。

  霍金的身体状况也确实是不好,2002年来中国时,还能运用3个手指按键来选词造句,而现在,连手指也动不了了。在霍金的眼镜上距右颊一寸的地方,有一个红外线传感器,它能探测到霍金眼皮的眨动,霍金完全依靠自己的眼皮活动来指挥传感器,代替手指打字,再转为对电脑的命令,然后语音合成器再把他造的句子读出来。其辛苦可想而知。

  就这样,他还是痛快地接受了“2006超弦国际会议”的邀请。由于医生要求此次访华须由五个护理轮流照顾他,他的轮椅计算机也必须专人管理,再加上私人秘书,一行共8人。对于要带领这么庞大的队伍出行,他一度十分犹豫,但听到中国的北京、香港两地都急切地期待这次访问,他就坚定了决心,并终于以病残之躯坐了十几个小时的飞机,来到了对他来说非常遥远的国度——中国。

  这是他第三次踏上中国的土地。他喜欢中国,在1985年、2002年两次访华时,他接触了中国许多年轻的理论物理学家和数学家,留下深刻印象。2002年他对在中南海会见他的江泽民主席说:再过50年,中国有望成为领导世界科学的国家。今天,他面对中国的6300多名听众演讲他的《宇宙的起源》,创下了他自己、也是国际物理史学术讲演会听众人数之最。

  6月20日晚上,北京友谊宾馆聚英厅,中外数学界和物理学界的英才聚集,丘成桐先生关于庞加莱猜想的专题演讲《三维空间的结构》正在举行。

  7点50分,一阵骚动犹如涟漪掠过宁静的大厅,所有听众都把头转向了右侧后方——幽暗的走道上突然出现了一辆轮椅,一对金发碧眼的外国人推着轮椅进来了——霍金!霍金也来听报告了!

  霍金的轮椅绕过主席台停在了左侧的走道上。霍金恬然地斜靠在轮椅上,犹如一个乖巧的婴儿,两手交叠在膝盖上,一如往常右歪着头,半睁的目光安静地注视着椅子前方的一个小显示屏——大约有一个探头把左侧屏幕上的内容显示在他的显示屏上。他就这样一动不动地听演讲,寂寥的表情显示他的思维已经离开躯壳进入了纯抽象的几何世界。偶然地,左脚微微抽动一下。

  中间有个女护士给他围上围兜,喂了一次药。水不住地从他嘴角边溢出,女护士不停地用围兜给他轻轻擦掉。对于围在他旁边拍照的记者(没用闪光灯)——其中一位女记者跪在他面前近距离反复地拍照——他丝毫不予理会,他也没有办法理会。他时而注视着显示屏,时而闭上眼睛——他好像乘坐着时间机器,驰骋在浩渺无垠的星空之中。

  “他对自己的命运似乎泰然处之”

  干瘪、奇瘦、全身瘫痪的霍金蜷曲在轮椅上已经30多年。他的脑袋永远往右歪靠在椅背上——因为颈部以下无法转动和支撑。除了大脑能正常思维,右手的两根手指尚能轻微活动——他身体的其他部位已全部失灵。

  霍金是在1963年21岁时被确诊患了不治之症的,医生直截了当地告诉他:他最多还能活两年半。

  这个“判决”无异于晴天霹雳,使他极其沮丧。但有两件事改变了他的心情:一件是住院期间,他目睹对面床上一个男孩死于肺炎。“这是个令人伤心的场合。很清楚,有些人比我更悲惨。我的病情至少还没有使我觉得生病。只要我觉得自哀自怜,就会想到那个男孩。”第二件事是他出院后不久,做了一场自己被处死刑的梦。他忽然意识到,如果自己被判“缓刑”的话,还有许多事情值得做。

  之后不久,霍金邂逅了简·瓦尔德,与这个女子的爱情与订婚,使霍金完全从绝望的深渊中拔出来。他开始认真地做博士论文,并迅速在研究上取得进展。

  就这样,他活下来了。“事实上,虽然我的将来总是笼罩在阴云之下,我惊讶地发现,我现在比过去更加享受生活……而且幸运的是,在我的残废越来越严重的同时,我的科学声望却越来越高。”

  1991年3月5日,一个漆黑的雨夜,霍金出了车祸,他的轮椅后面遭到了一次猛烈的冲击。他跌落到路上,腿还停在轮椅的残骸上。这件事故造成他的左上臂骨折,头被划破,缝了十三针。但仅仅是四十八小时之后,他就回到办公室工作。

  “他意识到生命时间可能是短促的,必须专心一致迅速工作。”他的朋友基帕·索恩教授这样解释。“他还预料,在死之前他的智力不会有任何退化,他对此信心百倍,他对自己的命运似乎泰然处之。”

  “我们从何处来?我们往何处去?”

  霍金从小就对事物的来龙去脉非常有兴趣。只要对某种东西有兴趣,就会百分之百地专注。小时候,他们全家躺在草地上用望远镜观看星空奇观,妈妈发现星星很吸引他,他的想象力驰骋到了星空之外。

  生病后,霍金随时面临死亡,始终徘徊在鬼门关前,但他对星空的好奇心越发强烈,对它的探索和研究也因生病而更加专注。虽然他的身体几十年禁锢在轮椅中,但他的思维却遨游于广袤的太空中,执著地寻求着一个答案:“我们从何处来?我们往何处去?”结果,他发现了一个又一个宇宙运行的重大奥秘,震动了整个理论物理学界。他以极度残疾之身,成就了极度辉煌的科学成就,成了自爱因斯坦以来引力物理学界最大的权威。

  从与彭罗斯共同证明了广义相对论的奇性定理,到独自证明黑洞面积定律,到发现“霍金蒸发”,到和哈特尔一起提出了量子宇宙学的无边界设想,到出版《时间简史》……40年来他对宇宙的探索顽强而专注。而所有这些成果———它们对整个理论物理学界产生了不可估量的深远影响———都是在他患病之后在地狱的入口处与死神苦苦相搏时获得的。

  他现在是剑桥大学第十七任卢卡斯数学教授———这是世界上最崇高的教席,牛顿和狄拉克分别是这个教席的第二任和第十五任。在剑桥大学应用数学和理论物理系图书馆中,并列着由同一雕塑家制作的狄拉克和霍金的半身像,他们分别对微观世界和宏观世界的研究作出同等深远的贡献。

  “我很抱歉让科幻小说迷失望”

  2004年7月21日。这一天对霍金和整个理论物理学界来说都是一个不寻常的日子。这一天,在都柏林举行的“第17届国际广义相对论和万有引力大会”上,霍金面对来自50个国家的800名科学家,宣布了他对黑洞研究的新理论:黑洞不会将进入其边界的物体的信息淹没,而是会将这些信息“撕碎、打破和重整”后释放出去。该理论的提出,推翻了霍金自己“顽固”坚持了29年的“黑洞悖论”。

  为此,他也输掉了同美国物理学家约翰·普雷斯基尔的一次“豪赌”。1997年,他坚持自己的“黑洞悖论”,后者则认为黑洞不可能使其内部物质的信息丧失,赌注则是一本棒球百科全书。在7月21日的会上,霍金说,“我在英国很难找到这样一本书,所以,我只能用一本板球百科全书代替了。”

  他还直率地“检讨”:“黑洞里面不会发展出新宇宙,这和我以前的想法相反。这些信息仍存在我们宇宙里。我很抱歉让科幻小说迷失望。”

  这就是霍金。当他还是一个无名小卒时,他一次又一次地挑战权威、显示出超乎寻常的勇敢与自信。现在他成了权威,但在确凿与充分的事实面前,他也会公开认错。

  让我们来听一听物理学界对他此举的评论吧。

  美国斯坦福大学雷纳德·萨斯金教授在回答中国《新闻周刊》记者提问“霍金所预言的理论是不是会随着科学发展更多地被推翻”时回答说:“也许会,但这并不是用来反对他的理由。霍金是一个超乎寻常勇敢和大胆的物理学家,他从来不怕犯错。他所说的大部分话将被证明是正确的,这是很重要的。”

  美国加利福尼亚大学约瑟夫·掊钦斯基教授则回答:“霍金是第一个去思考很多深刻的物理问题的人,如时间的开始的数学理论。既然这些问题这么难,第一个试图回答它们的努力也许是错误的就不奇怪了。但是霍金这些先锋之举,为科学研究开辟了新的问题。”

  而恰恰是因为这两位美国权威的理论物理学家和其他一些弦理论学家,共同找到了显示黑洞真的保藏信息的强有力的理论证据,才“迫使”霍金最终否定了自己的黑洞悖论。

  “参观太空是霍金一直梦想的事情”

  “2005年12月14日,智利《第三版时报》报道,《时间简史》的作者、英国物理学家斯蒂芬·霍金决定支付约30万美元进行太空商业旅行。

  “霍金的一位朋友透露说,‘参观太空是霍金一直梦想的事情。’‘他一生都在撰写关于太空的著作,现在他希望能亲眼目睹太空景象。’”

  上述消息被新华网转发到中国读者中。很多人觉得它听上去实在像是童话。

  了解霍金的人不会认为这是童话。虽然身体极度残疾,但他的随行人员朱迪斯评价霍金的生活“充实”而且“有趣”。在杭州,他泛舟西湖,品尝荷花的清香,他逛商店,欣赏鼻烟壶的民间艺术,尽管咀嚼费力而且80%都回流出来,他也要尝尝香酥鸭的味道;在北京,尽管气温高达34℃,他还是兴致勃勃地去游天坛,而且他居然要求“走中间神走的路”,在圜丘,他面对记者的镜头时,居然嘴角上翘,给出一个孩童般顽皮的、天真的微笑。

  “我只要和其他人一样对生活同等的控制权”

  禁锢他身体30多年的轮椅,取代了他的身体除了大脑以外的大部分功能,但这台轮椅在大部分时间里被他不屈不挠的意志所控制。

  当·佩奇——霍金早期的博士生、物理教授——曾经讲过这样一个故事:那一年,他们住在莫斯科的一个饭店里,那里有一间小小的舞厅。霍金想找他们中的一些人去跳舞,但没人有这等勇气。后来,他们在出来的路上通过舞厅时,看到霍金独自在大厅里转动着他的轮椅“翩翩起舞”——真是一大奇景。

  当·佩奇还说:一次,霍金作为皇家学会会员被邀请到伦敦。霍金喜欢旋转他的轮椅来炫耀。结果在他旋转时压到查理王子的脚趾头。

  就是坐着这台轮椅,他乘热气球到过南极洲;他还环游了地球,再次证明了地球是圆的。在中国,他的轮椅两次登上了长城。据他的中国学生、《时间简史》的中文翻译者吴忠超介绍,1985年,霍金造访北京时,北京的大学生把他抬上了长城,面对如此大好河山,他感慨:“宁愿死在长城,而不死在剑桥。”他甚至还想去西藏。

  英国广播公司的《沙漠孤岛》节目的主持人苏·洛雷曾问霍金:你的亲友有时称你为顽固或霸气的,你服气吗?

  他回答:“我只要和其他人一样地对自己的生活有同等程度的控制权。残废人的生活受他人控制的情形实在太多了。没有一个正常人能忍受这个。”

  英国青少年偶像排名霍金超过小贝

  1985年夏天,在日内瓦的欧洲核子中心,霍金得了肺炎。医生告诉他的妻子简说已经没有希望了,可以撤走维生系统。但是简坚决不同意。霍金被用飞机送回到剑桥,一位外科医生为他进行了穿气管手术。这个手术救了霍金一命,但也使他从此失声。

  在完全静寂了一段时间后,霍金的声音重新响起,但这已经不是他本人的声音,而是语音合成器的声音,带着特有的金属磁性。奥秘就在霍金面前支起的一块小屏幕上:当移动的指示光点停留在霍金所选取的词上时,他就用眼睛或手指的动作来操作。当积累了他所要说的,便可以送进语言合成器“说话”,或存在磁碟中“写作”,速度是每分钟造5、6个字,为了合成一个小时的录音演讲需要10天。

  与人交流是如此困难。但霍金又如此渴望与人交流。只要有可能,不论在世界什么地方,他都会努力地做一场公众科普报告。他还用他独有的、艰难的输入方式,撰写了世界上最畅销的科普读物《时间简史》。

  1988年撰写的《时间简史》想象丰富,构思奇妙,语言简洁优美,读后令人惊叹:宇宙之间,未来之变,是这样的神奇和美妙。这本书至今累计发行量已达2500万册,被译成近40种语言。由湖南科技出版社推出的中文版的发行量也相当可观。

  据澳大利亚《悉尼先驱晨报》报道,英国一家杂志近日对500名16岁到18岁的少年进行了调查,结果显示“万人迷”贝克汉姆并非他们心中最崇拜的偶像。身体瘫痪的科学家霍金排名第二,超过了小贝。杂志主编表示:这一排名显示青少年并不会因为偶像外表酷就一味追星,相反,他们看重的是真正的成就。

  在中国,霍金走近公众所引起的轰动有目共睹。丘成桐先生如此评价:“激发公众对科学的兴趣是至关重要的。大科学家应当带头做科普。”核物理学家陈佳洱院士说:“大科学家可以用很浅显的话讲明白很深的道理,而且他们有人格魅力,能吸引更多的年轻人加入到科学研究的行列中。”

  幽默大师

  霍金的幽默是有名的。2002年8月在北京的新闻发布会上,有记者问:“你认为下个世纪最伟大的发现是什么?”霍金回答:“如果我知道的话,我早就已经把它做出来了。”他一面说,一面露出孩子般顽皮的笑容,有一种小恶作剧后的得意。

  他的幽默甚至体现在作报告中。那年8月18日他说,如果在实验室中能制造出一个小的黑洞,不要担心它会把地球吞没,因为它会很快因辐射而消失,“不过这个小黑洞会很快地让我得诺贝尔奖。”他还用电脑合成的警报声代表他的笑声,在作报告时用了2次,在报告结束时用了1次。为附和他夫人对观众的答谢,他临时合成了一句话:“这里很热。(It' shot)”——他用这个双关语,表达他对热情的北京观众的感谢。

  在日常生活中,这类幽默随时可见。有媒体报道了这样一例:就在参观天坛时,导游吴颖靠近老人耳畔,用英文说:“前面就是祈年殿,意思就是天上的宫殿,马上就要进入‘天宫’了,您有什么想法?”吴颖心里想:他大概会回答很高兴,很棒。不料语音合成器最终说出的是“I like you(我喜欢你)”,引来周围笑声一片。

  霍金第三次来访很快就要落幕了。对无数崇敬他的中国人来说,他来得不易,却走之匆匆。这个64岁的老人、极度残疾的科学家到底给我们带来了什么?我们又到底能留下些什么?在将要依依惜别之际,也许这个问号会盘旋在许多许多人的心头……(本版照片除署名外均为资料照片)

  -人物小传

  斯蒂芬·霍金,著名数学家、理论物理学家。1942年1月8日出生于英国牛津,1959年考入牛津大学,1962年在牛津大学完成物理学学位课程,考入剑桥大学攻读研究生。1965年获理论物理学博士学位。1974年当选为英国皇家学会最年轻的会员。1977年,被任命为剑桥大学引力物理学教授,1979年,任剑桥大学卢卡斯讲座数学教授。1981年参加梵蒂冈宇宙学大会,宣布无边界构想;被授予大英帝国高级骑士称号,1988年获沃尔夫基金奖,1989年被授予大英帝国荣誉爵士称号。任剑桥大学应用数学和理论物理系终身教授。

  1963年,霍金被诊断患肌萎缩性脊髓侧索硬化症(ALS),行动困难,长年坐在轮椅上,于1985年动了穿气管手术,从此失去了说话能力,依靠一台电脑声音合成器表达思想。

  -成果解读

  霍金是世界公认的引力物理科学巨人,被称为“当今的爱因斯坦”。他对黑洞进行了开创性研究,其黑洞蒸发理论和量子宇宙论不仅震动了自然科学界,并且对哲学和宗教也有深远影响。

  上世纪70年代,他和彭罗斯一道证明了著名的奇性定理,即在非常一般的物理条件下,广义相对论会导致时空的奇点,典型的例子是黑洞中的奇点以及大爆炸奇点。霍金划时代的贡献是1974年发现的黑洞辐射机制。他考虑了黑洞表面附近的量子起伏,发现起伏产生的粒子流就像是从黑洞辐射出来似的。这种辐射的温度与黑洞质量成反比,所以在辐射的晚期,黑洞质量变得非常小,温度随之变得极高,黑洞就在爆炸中结束。黑洞辐射的发现将引力论、量子论和统计力学统一在一起,是量子引力论的前兆。

  霍金致力于解决从牛顿以来一直困扰人类的“第一推力”问题。他的宇宙模型是一个封闭的、无边界的、既没有开初也没有终结的四维时空,不需要上帝的第一推力。

  霍金著有《时空的大尺度结构》、《时间简史:从大爆炸到黑洞》、《果壳中的宇宙》等多部著作。

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