一、霍金始终有一颗乐观、感恩的心,他的一生,一刻也离不开轮椅,全身也只有三根指头能动,交流也无比困难。但是,霍金并没有抱怨,而是以一颗感恩的心来面对现实。他正视自己的命运,并不觉得自己失去很多。却觉得自己还拥有许多;
二、霍金也遇到过许多困难,但是他从来不会退退缩缩、犹豫不决,而是勇往直前、奋斗到底,不断追求,从而取得成功;
三、霍金有不断求索的科学精神与勇敢顽强的人格力量,孜孜不倦的探索宇宙的奥妙。
霍金是谁?他是一个大脑,一个神话,一个当代最杰出的理论物理学家,一个科学名义下的巨人……或许,他只是一个坐着轮椅,挑战命运的勇士。
智慧的大脑诞生了
史蒂芬·霍金,出生于1942年1月8日,这个时候他的家乡伦敦正笼罩在希特勒的狂轰滥炸中。
霍金和他的妹妹在伦敦附近的几个小镇度过了自己的童年。多年以后,他们的邻居回忆说,当霍金躺在摇篮车中时非常引人注目,他的头显得很大,异于常人———这多半是因为霍金现在的名声与成就远远异于常人,邻居不由自主地要在记忆里重新刻画一下天才儿童的形象。
不过霍金一家在古板保守的小镇上的确显得与众不同。霍金的父母都受过正规的大学教育。他的父亲是一位从事热带病研究的医学家,母亲则从事过许多职业。小镇的居民经常会惊异地看到霍金一家人驾驶着一辆破旧的二手车穿过街道奔向郊外——汽车在当时尚未进入英国市民家庭。然而这辆古怪的车子却拓展了霍金一家自由活动的天地。
霍金热衷于搞清楚一切事情的来龙去脉,因此当他看到一件新奇的东西时总喜欢把它拆开,把每个零件的结构都弄个明白——不过他往往很难再把它装回原样,因为他的手脚远不如头脑那样灵活,甚至写出来的字在班上也是有名的潦草。
霍金在17岁时进入牛津大学学习物理。他仍旧不是一个用功的学生,而这种态度与当时其他同学是一致的,这是战后出现的青年人迷惘时期——他们对一切厌倦,觉得没有任何值得努力追求的东西。霍金在学校里与同学们一同游荡、喝酒、参加赛船俱乐部,如果事情这样发展下去,那么他很可能成为一个庸庸碌碌的职员或教师。然而,病魔出现了。
病魔出现了
从童年时代起,运动从来就不是霍金的长项,几乎所有的球类活动他都不行。
到牛津的第三年,霍金注意到自己变得更笨拙了,有一两回没有任何原因地跌倒。一次,他不知何故从楼梯上突然跌下来,当即昏迷,差一点死去。
直到1962年霍金在剑桥读研究生后,他的母亲才注意到儿子的异常状况。刚过完21岁生日的霍金在医院里住了两个星期,经过各种各样的检查,他被确诊患上了“卢伽雷氏症”,即运动神经细胞萎缩症。
大夫对他说,他的身体会越来越不听使唤,只有心脏、肺和大脑还能运转,到最后,心和肺也会失效。霍金被“宣判”只剩两年的生命。那是在1963年。
起初,这种病恶化得相当迅速。这对霍金的打击是可想而知的,他几乎放弃了一切学习和研究,因为他认为自己不可能活到完成硕士论文的那一天。然而,一个女子出现了。
轮椅出现了
霍金的病情渐渐加重。1970年,在学术上声誉日隆的霍金已无法自己走动,他开始使用轮椅。直到今天,他再也没离开它。
永远坐进轮椅的霍金,极其顽强地工作和生活着。
1991年3月,霍金在一次坐轮椅回柏林公寓,过马路时被小汽车撞倒,左臂骨折,头被划破,缝了13针,但48小时后,他又回到办公室投入工作。
又有一次,他和友人去乡间别墅,上坡时拐弯过急,轮椅向后倾倒,不料这位引力大师却被地球引力翻倒在灌木丛中。
虽然身体的残疾日益严重,霍金却力图像普通人一样生活,完成自己所能做的任何事情。他甚至是活泼好动的——这听来有点好笑,在他已经完全无法移动之后,他仍然坚持用惟一可以活动的手指驱动着轮椅在前往办公室的路上“横冲直撞”;在莫斯科的饭店中,他建议大家来跳舞,他在大厅里转动轮椅的身影真是一大奇景;当他与查尔斯王子会晤时,旋转自己的轮椅来炫耀,结果轧到了查尔斯王子的脚趾头。
当然,霍金也尝到过“自由”行动的恶果,这位量子引力的大师级人物,多次在微弱的地球引力左右下,跌下轮椅,幸运的是,每一次他都顽强地重新“站”起来。
1985年,霍金动了一次穿气管手术,从此完全失去了说话的能力。他就是在这样的情况下,极其艰难地写出了著名的《时间简史》,探索着宇宙的起源。霍金取得巨大成功,但生活的现实取代了爱情的浪漫,他和简的婚姻走到了尽头。
来自直觉的启示:黑洞不黑
霍金的研究对象是宇宙,但他对观测天文从不感兴趣,只有几次用望远镜观测过。与传统的实验、观测等科学方法相比,霍金的方法是靠直觉。
“黑洞不黑”这一伟大成就就来源于一个闪念。在1970年11月的一个夜晚,霍金在慢慢爬上床时开始思考黑洞的问题。他突然意识到,黑洞应该是有温度的,这样它就会释放辐射。也就是说,黑洞其实并不那么黑。
这一闪念在经过3年的思考后形成了完整的理论。1973年11月,霍金正式向世界宣布,黑洞不断地辐射出X光、伽马射线等,这就是有名的“霍金辐射”。而在此之前,人们认为黑洞只吞不吐。
从宇宙大爆炸的奇点到黑洞辐射机制,霍金对量子宇宙论的发展做出了杰出的贡献。霍金获得1988年的沃尔夫物理奖。
畅销书之王:《时间简史》
霍金的科普著作《时间简史———从大爆炸到黑洞》在全世界的销量已经高达2500万册,从1988年出版以来一直雄踞畅销书榜,创下了畅销书的一个世界纪录。在这本书里,霍金力图以普通人能理解的方式来讲解黑洞、宇宙的起源和命运、黑洞和时间旅行等。
在《时间简史》一书的开头,霍金指出:“有人告诉我,我在书中每写一个方程式,都将使销量减半。于是我决定不写什么方程。不过在书的末尾,我还是写进一个方程,爱因斯坦的著名方程E=mc2。我希望此举不致吓跑一半我的潜在读者。”现在看来,霍金完全是多虑了。
在1963年,英国剑桥有一位年轻的物理学家,一位名叫史蒂芬霍金的21岁研究生,无精打采地躺在房间里,录音机发出华格纳的音乐巨响,科幻小说四处散置。他的褐色长发散乱不整,戴着金属框眼镜,还有一对清澈蓝眼,透露出爱捣蛋、或许应该说是厚脸皮的个性。
霍金拥有两种鲜明的个性,爱耍聪明,而且很顽固。然而从前一年起,他开始看着自己的四肢逐渐不听使唤,讲话含糊不清,像个醉汉,双腿偶尔还会站不稳。他原本是物理学界的明日之星,这回竟头一次觉得物理学背弃他而去。他只能原地打转毫无进展;对霍金来说,1963年的日子并不好过。他就在那一年听说自己即将死去。
在1963年以前,他的生活一直都过得很惬意。他出生于1942年1月8日,后来他总喜欢说,那天正是伽利略去世300周年纪念日。他是四个孩子中的老大,成长于伦敦郊区的圣奥尔本斯。父亲专门研究热带疾病,他也顺理成章地走上科学之路。他回忆说:“我老是想知道所有事物的运作方法。我会把东西拆开,却老是装不回去。我的双手不是那么灵巧。”
霍金不打算子承父业,让他的父亲感到十分懊恼。他解释说:“我觉得生物学太不精确,它过分依赖文词叙述,还经常要画细部图解,而我向来不擅长画图。如今,这门学问已经比从前精确许多,尤其是分子生物学,不过在我成长时期,它还没有出现。我的真正兴趣是研究基本定律。我要求知,我要知道我们怎么会、又为什么会出现在这里,还有宇宙又是如何运作的。”
出于好奇心,他在15岁时和几个朋友开始钻研超心理学。他们研读了1950年在杜克大学所做的著名实验,据说那些实验的目的是想提出统计数据,以便验证心灵感应和心灵传动能力,他们也亲自做了掷骰子实验。后来他去听了一场演讲,演讲者是一位曾经分析杜克实验的科学家。他说:“只要该项实验获得理想结果,技术上一定有缺陷。反之,只要实验技术完美无瑕,他们就不会得到好结果。所以我才相信那完全是一场骗局。”
霍金申请进入父亲的母校,牛津大学的大学学院,用他的英式措词来讲,他是去“读”物理学和数学。当时,他有志于从事天文学。“我到了牛津大学天文台四处张望,他们没有望远镜,唯一的观测仪器也只是一具太阳摄谱仪。”后来,他在英国皇家格林尼治天文台度过一个悲惨的夏天,用一具70cm折射望远镜观测双星,这让霍金对观测天文学的“印象不怎么深刻”。他显然不会是桑德志的接班人。
霍金是个聪明的懒学生。教授和同学对他的印象都是:这个学生宁愿找出教科书里的错误,也不想做练习题。当时他蓄留一头长发,大家都知道他很聪明却不爱读书,不需要啃书就会做习题。他很少记笔记,在课堂上睡觉,还会装腔作势,把自己的报告轻蔑地抛进废纸篓。后来他辩称,反正老师也不够高明,那套系统本来就该骂。霍金生性潇洒,很受同学欢迎。他爱开粗鲁玩笑,是同伙中的老大。他的成绩不错,但不是特别杰出。
霍金立定志向,要在毕业后进入剑桥,追随稳态说的倡导者国家英雄霍耶做研究,攻读博士。不过首先他面临着一个小问题:毕业生必须通过资优生考试。霍金的成绩不够好,没有达到“最优”的程度,造成的影响包括他无法进入第一志愿的研究所。他还可以接受一次特别口试,不过他也同时跑去申请担任公务员,负责管理纪念碑。
他根本不用多此一举,口试委员对他的才智印象深刻。后来,他们还问他接下来要做什么。霍金回答:“如果我得到优等就到剑桥,如果只是次等就留在这里,所以我相信你们会给我优等。”结果,他果然得到优等。
但霍金无法如愿在英国天文学、物理学家霍耶的指导下学习,因为当时霍耶不收学生,这也好,因为他的研究实在相当怪异。于是,霍金投入与霍耶同辈的理论学家夏玛门下。
1961年,夏玛在剑桥组成团队,钻研广义相对论和宇宙学。当时他是英国唯一讲授相对论的学者。夏玛说:“当时惠勒在普林斯顿的角色,和我在剑桥有点相同,都在训练广义相对论的新生代学者,”他的神情就像位父亲那么自豪。“英国剑桥执数学界之牛耳,在美国找不到任何机构可以和剑桥相提并论。而如今我在牛津。”他笑着说,“所以你要相信我的话。当时,我待在那里其实是一种策略,因为如此一来才能教到好学生。而霍金又是这当中最拔尖的学生之一。”
夏玛和所有人一样,立刻就发现霍金相当聪明却不守纪律。至于要判断他能不能成为一位杰出的科学家,那就另当别论。夏玛也经常讲,除非开始做研究,否则你很难论断一个人。
霍金在牛津大学时期就出现疾病的初期症状,他步履蹒跚、讲话含糊,进入研究所的第一年间则更加恶化。1963年,他的症状经确诊为侧索硬化肌萎缩症(ALS)。
“霍金始终没有丧失开粗鲁玩笑的能力。”夏玛如是说
诊断结果出来之后,霍金的父亲私下来到剑桥,询问夏玛能不能尽快授予学位。夏玛态度坚定,拒绝了他的请求。
霍金深感恐慌,他停止一切活动,躲进自己的房间。他说:“一旦发作起来,病情就会发展得非常快。我当时很沮丧,因为我自认为活不过几年,而且我也看不出自己当时有理由再继续活下去。”
持续两年下来,他的身体逐步退化,心情也日益沮丧。他的科学表现也是一塌糊涂,夏玛为此感到自责。他认为霍金之所以感到沮丧,有部分是他的错,因为他还没有让霍金接触到真正感兴趣的研究课题。毕竟,论文指导教授有责任提携学生找到研究主题,让他们投入并在一旁激励。
结果一如后来的发展,霍金的生命并没有从此一蹶不振。就在“病况”诊断出来之后不久,他碰到了一位女士并开始和她约会。其实珍是霍金在圣奥尔本斯的同学,当时她正在伦敦大学念中世纪韵文。珍长了一头红发,朝气蓬勃,而且个性顽固,一如霍金后来表现的性格。她回忆道:“我认识他的时候,他已经出现初期症状,”她讲话的语调一丝不苟,“因此我从来没有见过身体健康、肢体健全的史蒂芬。病况的发展十分缓慢。他的个性非常非常果断,企图心非常强。”霍金个性内向而强烈,擅长分析,珍则信奉古典主义,个性外向,对艺术和音乐很感兴趣,她让霍金敞开心胸,于是两人决定认真过日子。
婚姻是霍金生命的转折点。突然之间,事情似乎没有那么糟糕。他已经成家,再也不能只考虑自己,只想到自己的困境
他们在1965年结婚。珍并没有因为要嫁给一个可能没有未来的人而显露出任何不安。她说:“我是确定了自己想要结婚,才决定要结婚的,所以,我就结婚了。”
霍金表示:“我的婚姻让我决定活下去,婚姻让我有理由坚持下去,努力奋斗。没有珍帮忙,我不可能活下去,也不会有意愿再活下去。”
同时,他的恶化状况也趋于缓和;身体的退化速度慢了下来,而且还一直活到现在。夏玛告诉霍金,显然他会继续活下去,所以最好还是完成论文。
夏玛提出一个新构想给霍金。他派霍金去伦敦见一位老友数学家潘洛斯,潘洛斯当时正在讲授一种最怪异也最让人不解的广义相对论预测结果:宇宙中可能存在某些区域,称为“奇异点”,物理定律在那里完全不成立,那里的物质和能量,甚至时空本身,全都被摧毁(或可说创生)。霍金聆听潘洛斯讲课之后,知道自己已经找到了毕生职志。
第一届得州研讨会就像条绳索,将许多宇宙学家和天文学家的命运紧紧联系在一起。潘洛斯和夏玛都参加了会议。英国的霍金则在家里自怨自艾,完全不知道有人就要在得州舞台上道出他的终生职志。
惠勒预定在当天下午议程进行到一半的时候,肩负一项使命走上达拉斯讲台:他即将让物理学界接触死神,为期长达10年。他认为,自己投入终生岁月进行研究就是为了这一天。惠勒是两位英雄的忠实信徒,一位是丹麦的传奇理论学家波耳,量子理论的肇建者。惠勒在波耳的哥本哈根大学理论物理研究所度过难忘的一年,并成为他的终生研究伙伴。惠勒柔声说:“波耳那里的人员组成了一支超越国界的忠诚研究团队。你可以与人讨论佛陀、耶稣、摩西还有孔子。不过,只有和波耳交谈过后,才让我深深相信真的有这种人存在。”
另一位则是爱因斯坦。当年轻的惠勒在普林斯顿大学教书的时候,爱因斯坦也在普林斯顿高等研究院。惠勒回忆道:“那时候,你得要鼓足勇气才能见到他。”他后悔自己当时太过害羞,以致没有拿奇异点的相关问题来追问爱因斯坦。
直到一年之后,惠勒才初次见到霍金。霍金后来沿袭惠勒的精神,成为他最了不起的学生,因为霍金继承了黑洞的思想,并占有最重要的地位。惠勒巧妙称呼这个主题为“最终状态议题”。
许多科学家都指望或相信奇异点只是纯理论的数学现象,就像习题里的无摩擦斜坡或永动钟摆一样,无法在现实生活中实现。真正的恒星应该不会发生球体对称塌缩,尤其是本身会旋转的恒星,而几乎所有恒星都会自转;也许恒星会绕着核心回旋转动,而不会崩溃塌缩成奇异点。结果,我们并没有这种好运。潘洛斯在1965年证明了恒星在失控塌缩后会形成货真价实的奇异点,任何黑洞里面都必然有个奇异点。实际上,潘洛斯等于是证明了,只要累积了充分的物质和能量,时空就有可能终结。
霍金吸收了潘洛斯的方法,在论文最后一章采用了这些技巧来分析开放宇宙,这等于是恒星塌缩的反面现象。夏玛高兴地说:“那是最精彩的部分。”霍金的结论是,只要广义相对论正确,那么在宇宙历史中,总有一天会出现至少一个奇异点。就以膨胀中的宇宙而论,在100亿或200亿年之前,就绝对出现过至少一个奇异点。如果他让膨胀中的宇宙逆时间运行,犹如影片倒带一般,则物质密度和辐射强度会提高到无穷大,到最后,天空里的唯一光线就像条毯子,把宇宙万物全部卷进奇异点里去。后来,霍金和潘洛斯合作撰写了一篇论文来引申这种论点,并描述膨胀宇宙的所有模型。霍金生性喜做保守论述,他只淡然承认,就某个意义来说,或许这种奇异点正是宇宙的起源。
到了20世纪60年代末,霍金的日常行动已经变得相当吃力。他步履蹒跚,瘦弱的身影出现在重要的研讨会上,奋力坐在第一排并提出尖锐的问题。获得博士学位后,他就留在剑桥担任研究教授。霍金同时服务于两个系所,一个是应用数学和理论物理系,位于市中心,系馆像是一幢工业建筑;另一个则是霍耶的理论天文学研究所(1972年,该研究所和隔壁的旧天文台合并,霍耶便在此时辞职),位于市郊一幢低矮的现代建筑内。霍金坐着一部小型三轮车往来通勤,身体继续缓慢退化。1969年,他抛掉手杖坐上轮椅,但也开始发挥顽强天性。他尽可能拒绝别人协助,自己独立行动。
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