书城历史震撼世界的100个科学发现(下)
10841500000028

第28章 霍金发现宇宙的奥妙

他既不能动手写,口齿也不清,只能终日坐在轮椅上,因为他患有卢伽雷氏症(肌萎缩性侧索硬化症),可是这样的疾患并没有阻止他成为国际物理界的巨人。他——史蒂芬·霍金,一位宇宙奥秘的探索者,不仅超越了身体的残疾,而且超越了相对论、量子力学、大爆炸等理论,迈入了创造宇宙的“几何之舞”,其超伦逸群的学说完全改变了人类对宇宙的认识。

史蒂芬·霍金生于1942年1月8日,说来也巧,这一天恰好是伽利略的300年祭日。对此,霍金这样说:“我想在同一天出生的婴儿大约有20万个,这些人长大后是否有人对天文学感兴趣没人知道。我的出生地是牛津,尽管当时我父母在伦敦居住。”

为什么会这样呢?这是因为霍金出生在第二次世界大战期间,当时德国承诺不对牛津和剑桥进行空袭,作为回报,英国也保证不派飞机轰炸海德堡和哥廷根。遗憾的是,这样的文明的协议仅仅涉及这几个大学城,而不是更多的城市。

现在的霍金是怎样的呢?

1979年,第一次见到霍金教授的中国学生回忆说:“那是第一次参加剑桥霍金广义相对论小组的讨论班时,门打开后,忽然脑后响起一种非常微弱的电器的声音,回头一看,只见一个骨瘦如柴的人斜躺在电动轮椅上,他自己驱动着电开关。”

为了保持礼貌,第一次见到他的人尽量“不显得过分吃惊”,但是霍金对首次见到自己的人们的吃惊早就很习惯了。他的头几手不能动,他要用极大的力气,费很大的劲儿才能稍稍抬起头来。而在他彻底不能说话之前,他还能发声,就只能用一种十分微弱而和平常发音不同的变形音来与人交谈。没有人一时半会儿就能听懂,必须花大力气琢磨,反复询问解释才能明白他说的话,现在他依靠电子发音机。他当然也早就不能动手书写了,就是看书,他自己也不能翻动,而是靠翻书页的机器。他让人把书平摊在一张大的办公桌上,用轮椅上的按键进行操作,每看一页,几乎都是全身在作出努力,比蚂蚁搬家、蚕吃桑叶还要艰难。

史蒂芬·霍金拥有顽强的意志和一颗无与伦比的大脑。作为20世纪的国际名人,他被人们广泛地推崇为20世纪最杰出的理论物理学家,是继爱因斯坦之后的一个全新时代的革命者和开创者。他成为享有盛誉的人,富有传奇的人。他因为患病,肌肉萎缩,被禁锢在轮椅上已长达20余年,但正是他把宇宙认识推向了最前沿的阵地,跨过亚里士多德、伽利略、牛顿、爱因斯坦,世界走向询问自身之谜的思考。

无论是牛顿还是爱因斯坦,都承认了上帝的存在。牛顿给了上帝“第一推动”的权力,爱因斯坦为上帝提供了宇宙的空间。

到了霍金,空间和时间从物理上而不是从哲学上走向无边无垠。霍金得出了“一个空间上无缘,时间上无始无终,并且造物主无所事事的宇宙”。宇宙学和思维学是当代最迷人的科学,霍金的无边界宇宙模型是人类探索宇宙的第一次提出的自给自足的宇宙模型。在这个宇宙中,不存在理论上宇宙之外的生命,当然也没有神,这些结论只有在量子引力论中才可以得出。霍金认为宇宙的量子态是处于一种基态,空间—时间是有限无界的四维,好像地球的表面再增加两个维数。宇宙中的所有结构都可归结于量子力学的测不准原理范围内的最小起伏。

1973年,霍金发现黑洞会像黑体一样发出辐射,其辐射的温度和黑洞的质量成反比,这样一来,黑洞会越来越小而温度越来越高,结果是瞬间爆炸消亡。这种关于黑洞辐射的发现把引力、量子力学、统计力学统一在了一起。霍金认为,宇宙未来的关键问题是:平均密度问题。如果平均密度比临界值小,宇宙就会永远膨胀。如果比临界值大,宇宙就会发生坍缩。时间也会终结,在最后坍缩中消亡。

霍金教授为人类撰写了一本通俗读物《时间简史》。所谓通俗,就是说读者可以在很多不懂中得到一种冥冥地暗示,一种科学无涯无尽的吸引。这本书荣登畅销书榜100多周,当时售出500万册以上,翻译为20多种文字。

霍金神奇的思维飞向大尺度的时空,对极其遥远的星系、黑洞、夸克、大统一理论和“带味”粒子以及“自旋”粒子、反物质、“时间箭头”在《时间简史》中一一阐述,最后得出宇宙分裂成Ⅱ维空间。

到1970年,霍金研究了宇宙论,其后4年他考虑黑洞问题。1974年后,从事广义相对论与量子力学的统一论。

从1985年左右起,霍金教授的病情恶化,那时他就一直不能讲话了,因为做了一次穿气管手术。最严重时,全身都不能动,只能扬眉毛。得病之后,孩子们不能同父亲做游戏了,而且父亲需要照顾。霍金教授自己说:“我实际上在运动神经细胞病中度过了整个成年,但是它并未能够阻碍我有个非常温暖的家庭和成功的事业……令人欣慰的是,我的病情没有像一般情形迅速恶化,这就表明一个人任何时候都要有希望。”

霍金患了那么严重的疾病,可他仍充满希望,他的这种乐观精神难道不也是一笔财富吗?史蒂芬·霍金,现在担任剑桥大学最有份量的职务——卢卡逊教学教授。他的前任包括牛顿、狄拉克这样伟大的科学家。每天,他都要艰难的推动轮椅穿过美丽的剑河,到他在理论物理和应用数学的办公室去工作。

我们都在期待着,期待霍金能给我们带来新的发现。