
2018年6月15日,英國倫敦,已故英國科學家霍金的追悼和骨灰安葬儀式在倫敦威斯敏斯特大教堂舉行。(視覺中國/圖)
1942年1月8日,史蒂芬·霍金(Stephen Hawking)在英國牛津出生,這一天正好是伽利略逝世300周年紀念日。這樣一個巧合給霍金的人生增添了一份傳奇色彩。
霍金曾經在自己的遺作《十問:霍金沉思錄》中寫道:“不要忘了,這一天裡大約有20萬個嬰兒出生,我們不知道有沒有其他孩子長大後成為實體學家或者天文學家。”不過,在天文學家林潮回憶霍金的文章中,他提到當他幫助霍金使用望遠鏡觀測土星環時,霍金曾經驕傲地告訴他,伽利略是世界上第一個看見土星環的人,而自己則誕生于伽利略逝世300周年那一天。
2018年3月14日,霍金逝世,這一天也是愛因斯坦誕辰139周年紀念日。霍金的一生以一個巧合開始,又以一個巧合結束。2022年1月8日,霍金誕辰80周年。這位“宇宙之王”雖然已經離開了我們,但他以驚人的意志同命運抗争,最終和愛因斯坦、伽利略一樣改變了我們對宇宙和自身的認識。
探索宇宙
霍金的父母原本生活在倫敦,因為躲避德軍對倫敦的轟炸才暫居牛津。霍金在牛津出生後回到倫敦上學。但由于所在學校的教學方法激進且失當,直到8歲他才學會閱讀。此後,他進入聖奧爾本斯學校讀書。在當時英國的教育體制中,學生會被分成A、B、C三組,隻有在A組的學生才有希望在未來從事學術工作。霍金入學時被分在A組,但是一年之後,班級排名20位之後的學生會被降到B組。霍金在第一年的前2個學期在班裡的排名分别是第24和第23,但最後一個學期他考到了18名,幸運地沒有被降級(英國的學校每個學年有3個學期)。實際上,霍金從未排在班級的前半部分。但不知同學們是看出了什麼端倪還是隻是出于無心,給成績平平的他起了一個“愛因斯坦”的外号。
霍金盡管中學成績并不出衆,卻仍得以進入牛津大學學習并且拿到了獎學金。1962年,在快畢業的時候,他在考試前一晚因為緊張沒有睡好覺而在考場上發揮不佳。霍金的考試成績介于一等學位和二等學位之間,需要通過一個面試來決定最後的結果。在被考官問到他以後的打算時,霍金說他想做研究,如果是一等學位的話,他就去劍橋接着讀書,如果是二等的話,他就會留在牛津。最終考官們給了他一等學位,他也如願以償前往劍橋大學攻讀博士學位。
在劍橋,他本來想跟随著名天文學家弗雷德·霍伊爾(Fred Hoyle)讀博士,但是霍伊爾的學生已經招滿了,是以他被分給丹尼斯·西阿瑪(Dennis Sciama)。西阿瑪是著名實體學家保羅·狄拉克的學生,雖然霍金此前從未聽說過他,但後來卻為此感到很慶幸。因為霍伊爾是描述宇宙性質的穩态理論的創立者和維護者,這個理論後來因為無法描述觀測到的結果而風光不再。霍金認為,如果他讀了霍伊爾的博士,就需要為穩态理論辯護。
霍金在21歲的時候被查出患有肌萎縮側索硬化症(ALS),等于被醫生判了死刑,對此他一度感到非常沮喪,整日借酒消愁。但當他遇到後來第一任妻子簡·王爾德(婚後改名簡·霍金),愛情又重新給了他生活下去的力量。他的身體狀況并未像醫生預計的那樣迅速惡化,于是和簡談婚論嫁,二人開始規劃未來的婚姻生活。結婚需要穩定的收入,而博士學位是前提條件,是以霍金鼓起勇氣,重新投入到研究中并順利拿到博士學位。
在研究所學生涯初期,霍金在選擇未來研究方向時敏銳地發現,雖然廣義相對論研究在當時遭到冷遇,但卻提供很多施展才華的空間,而其中聽起來匪夷所思的黑洞吸引了他的目光。愛因斯坦曾經在1939年的一篇論文中試圖論證恒星不可能在自身的引力作用下塌縮,但在霍金開始進行研究之時,已經有科學家相信這類奇異天體的存在。
1972年,霍金發現了面積定理,揭示了黑洞視界面積與熱力學中的熵之間的聯系。1974年,随着對黑洞的思考逐漸深入,霍金發現黑洞不“黑”,而是能夠輻射出粒子,即便理論上不應該有任何東西能從黑洞中逃出來。這就是此後以他的名字命名的“霍金輻射”。
在現在以及可見的未來,我們可能都無法探測到霍金預言的微弱信号,而諾貝爾獎隻授予那些得到驗證的理論以及相關的實驗,是以霍金未能像好友基普·索恩(Kip Thorne)一樣獲得諾貝爾獎。科學突破獎曾經授予霍金“特别獎”,因為這個獎項更關注提出一個開創性的問題,而不是隻頒發給那些給出答案的人。除此之外,霍金獲得過狄拉克獎、沃爾夫獎等重要獎項,擔任過久負盛名的盧卡斯數學講座教授長達30年之久。
史蒂芬·霍金(攝于1999年7月22日)。(視覺中國/圖)
影響世界
雖然身體的殘疾給霍金的生活和工作帶來了常人難以想象的困難,但他以頑強的意志面對不幸,除了在實體學研究中取得傑出成就外,還以創作科普圖書等方式對社會公衆和當代文化産生了巨大的影響。
1973年,霍金與喬治·埃利斯(George Ellis)合著的《時空的大尺度結構》由劍橋大學出版社出版,這是他出版的第一本書。但這時霍金的影響力還隻限于學術圈内,公衆對他幾乎一無所知。他真正走進公衆視野是從20世紀80年代開始的。
1982年,霍金産生了寫本通俗讀物的想法。他曾提到寫書的部分動機是給讀中學的女兒準備學費,但除了經濟方面的考量,他還希望公衆了解到“我們已經在何等程度上了解了宇宙”。他最初為這本書拟的書名是《從大爆炸到黑洞:時間短史》,不過這本書的編輯彼得·古查迪把正副書名調換了一下,并且把“短史”(short history)改成了“簡史”(brief history)。這就是後來的《時間簡史:從大爆炸到黑洞》(即我們通常說的《時間簡史》)。1988年4月1日,這本書在經過一些波折後在愚人節那天正式出版。
《時間簡史》出版之時,霍金已經取得他在黑洞研究中的主要成就,并開始涉足宇宙學研究,是以這本書涵蓋了他此後作品涉及的大部分話題,包括時間和空間、宇宙的起源、黑洞的性質等。該書出版之後,被翻譯成幾十種語言,在全世界銷售了上千萬冊,成為現象級作品,比如,中文版長期占據國内科普圖書銷量榜榜首。
雖然霍金認為沒有任何人在出版之初料想到《時間簡史》會如此暢銷,但他确實對這本書的銷量有所期待。他在創作之初就希望寫一本在機場買得到的書,是以他在選擇出版社的過程中,沒有選擇曾經合作過的、學術性更強的劍橋大學出版社(相比之下,劍橋大學出版社的報價也低得多),而是選擇了出版大衆圖書更有經驗、報價也高得多的矮腳雞出版社。他最初使用比較學術化的語言,後來在古查迪的建議下用4年時間對全書進行了重寫,使之(盡可能)通俗易懂,避免為外行人設定太高的門檻。
在《時間簡史》之後,霍金又出版過不少圖書,其中比較有代表性的是2001年出版的《果殼中的宇宙》以及2010年出版的他和美國加州理工學院教授列納德·蒙洛迪諾(Leonard Mlodinow)合著的《大設計》。除了這幾部中國讀者耳熟能詳的作品外,霍金的作品還包括文集《黑洞、嬰兒宇宙及其他》以及他選編的3部作品:《站在巨人肩頭》(2002年)、《上帝創造整數:改變曆史的數學突破》(2005年)和《夢想的材料:最令人震驚的量子實體學論文以及它們如何震撼科學世界》(2011年)。同時,霍金還和女兒露西·霍金(Lucy Hawking)創作過一套以“喬治”為主角的童書。
霍金去世時,《十問:霍金沉思錄》尚未完成。他的家人和合作者共同完成了最後的版本。這本遺作于2018年10月16日正式出版。從這本書中提出的十個問題我們可以看出,霍金在生命的最後時刻除了繼續關注黑洞、時空和宇宙外,還以很大的篇幅論述了其他科學話題,包括基因編輯、人工智能和太空移民。相比于科技發展給人類未來帶來的挑戰,霍金認為氣候變化和核戰争是對人類更加直接、更加可怕的威脅。
2017年,英國《自然》雜志曾經刊發過一篇書評。文章認為,雖然《時間簡史》并非前所未有,但是卻極大提升了科學在文化界的地位,改變了科普寫作的格局。除了圖書出版,霍金的形象也廣泛出現在文化領域裡的其他方面。他參與過電影《星際迷航》和美劇《生活大爆炸》的拍攝,《辛普森一家》中有他的漫畫形象。演員埃迪·雷德梅恩(Eddie Redmayne)因為在霍金的傳記電影《萬實體論》中飾演霍金,獲得了奧斯卡最佳男主角。德國作曲家羅爾夫·萊姆(Rolf Riehm)曾經受到一幅霍金在星空下的照片的啟發,創作過一首名為《霍金》的作品。在萊姆看來,霍金是“不斷擴充限制的隐喻”。
愛即生命
霍金和合作者一同完成了很多重要的工作。在科學領域内,他和諾貝爾獎得主羅傑·彭羅斯(Roger Penrose)對黑洞進行了深入的理論研究;而在面向公衆的領域内,列納德·蒙洛迪諾是他最重要的合作者之一。在合作《大設計》之前,二人還合作完成了根據《時間簡史》改編的《時間簡史(普及版)》。
在十幾年的合作中,二人建立起了深厚的友誼。蒙洛迪諾在霍金逝世後,回憶了他和霍金合作的點點滴滴,創作了《史蒂芬·霍金:友誼與實體學的回憶》(以下稱《回憶》)。該書英文版出版于2020年,中文版在2021年年底上市。霍金選擇蒙洛迪諾作為合作者,原因在于蒙洛迪諾此前已經創作過數本優秀的科普圖書,寫作風格受到霍金的喜愛,同時作為實體學教授對實體又有深刻的了解,能夠了解霍金研究的内容。在《回憶》裡,蒙洛迪諾充分發揮了這些優勢,記錄了這個時代世界上最有影響力的科學家對宇宙的探索和對生活的熱愛。
霍金曾經寫過一本篇幅不長的自傳《我的簡史》,這也是他唯一的自傳。除此之外,雖然各種霍金傳記層出不窮,但大部分作者的創作基于資料的收集和加工,真正走進霍金、面對霍金的作品不多。除了自己對霍金的了解,蒙洛迪諾為了創作《回憶》還采訪了15位霍金的密友、護理員及同僚。是以,《回憶》的出版對于我們了解一個更加立體和鮮活的霍金就有着非常重要的意義。
蒙洛迪諾在《回憶》中以三條交叉的線索來展開内容:一條主線是他與霍金的交往,包括他們合作創作的經曆以及他對霍金日常生活的觀察;一條副線是霍金的人生曆程,包括霍金的成長、婚姻、家庭,特别是霍金的研究工作;另一條副線則提供了更為宏大的背景,交代了自愛因斯坦以來人類在百年間對宇宙深層實體規律的探尋。
在這本《回憶》裡,蒙洛迪諾着墨最多的就是他和霍金共同創作《大設計》的經曆,正是這段經曆給予他長時間觀察霍金的生活并進行直接交流的機會。從蒙洛迪諾的文字中,我們可以看到一個有時風趣幽默、有時倔強頑固的霍金。随着和霍金相處的時間逐漸增多,蒙洛迪諾開始了解霍金身上的這些特質:正是風趣幽默為霍金提供了面對疾病的樂觀力量,正是倔強頑固幫助霍金在挑戰實體難題的時候永不氣餒。
我們很多人可能會設想,霍金如果沒有受到身體的束縛,是否會取得更大的成就。蒙洛迪諾也想了解這個問題,并且和霍金就此進行了對話。他問霍金:“要是沒有殘疾,你是不是能在實體上做出更多成績?”霍金的回答是:“身體的殘疾對我的研究也有幫助。它使我能專心做一件事。”還有一次,霍金告訴蒙洛迪諾,身患絕症指引他發現了新的東西,死亡激勵他珍惜自己活着的每一天。
霍金從不幸的經曆中看到了積極的力量,是以雖然他的身體被輪椅所束縛,他的表達隻能借助電子計算機和語音合成器,但是他的思想仍可以在大腦中馳騁,去思考主宰宇宙命運的規律。《果殼中的宇宙》是霍金代表性的作品,書名來自莎士比亞的名劇《哈姆雷特》。哈姆雷特在劇中說,即使把他關在果殼中,他仍然自以為是無限空間之王。這句話同樣是霍金一生的真實寫照。
但是,霍金以如此大的勇氣和毅力去對抗疾病,在數十年的時間裡投入實體研究,實體卻并非他生命中的絕對中心。當蒙洛迪諾說“對你來說,實體即生命”的時候,霍金并不同意,他更正說:“愛即生命。”在蒙洛迪諾和霍金的另一段對話中,蒙洛迪諾問霍金,在他衆多的發現、成就和創造中,哪一項是他最滿意的。霍金回答:“我的孩子們。”
蒙洛迪諾在書中還提到一件事情,霍金堅持要和他一起泛舟劍河,即便這對霍金的身體來說是一件非常危險的事情。蒙洛迪諾從中感悟到,霍金關心的不僅是他熱愛的工作,還有他親近的人以及他周圍的自然世界;大自然深深影響了霍金,仰望星空對他來說有着不同尋常的意義。
霍金一生都在探求星空的秘密,在所有人的心中,他也和星空緊緊聯系在一起。蒙洛迪諾在《回憶》一書的最後寫到,霍金的去世在他所有的朋友的生活中留下了一個黑洞。我們再也看不到霍金,但他的力量就像黑洞一樣,始終影響着我們的時空。埃迪·雷德梅恩在霍金去世後這樣祝福霍金:“我希望史蒂芬在燦爛的星空中玩得開心。”
八十年前,一個男孩在牛津出生,此後他深刻改變了我們認識宇宙的程序,促使我們重新思考人類自身所能擁有的力量。在他去世後,他被安葬于倫敦威斯敏斯特教堂,居于牛頓和達爾文之間。在屬于他的那塊紀念地磚上,刻着他的名字、他的生卒年和以他名字命名的方程。這位不朽的“宇宙之王”,永遠與星空同在。
南方周末特約撰稿 鞠強