作者:左文文(中国科学院上海天文台)
前年的4月12日,霍金开通新浪微博,发了两条微博消息便吸引粉丝几百万;今年的3月14日,霍金去世的消息,瞬间刷爆了朋友圈,大家都在谈论他,但是,你真的了解他的世界吗?
他是物理大咖,他是科普作家,他是预言家,他是赌徒……
年6月19日,霍金参观天坛(图片来源于网络)
大学时代,笔者虽读不懂《时间简史》,但深深地被书中的黑洞吸引,最后果断选择黑洞作为自己的研究方向,至今仍然很喜欢。因此,笔者真要感谢霍金给予的启发,也借此机会,将笔者从书中了解到的霍金讲述出来,试图展现一个更全面的他。
成长经历
生在战争年代
童年的霍金(图片来源于网络)
年1月8日,霍金诞生在牛津,出生当天刚好是伽利略逝世年忌日。年,在伦敦以及英国南部大部分地区,每夜都还会遭到德国空军的轰炸。当时,牛津与剑桥相对比较安全,因为据说,交战双方好像达成默契,如果德国不轰炸牛津与剑桥,英国就不轰炸海德堡和格丁根。也正因为如此,霍金父母决定迁到牛津,产下霍金。
父母均是名校毕业生
霍金的父母均为牛津大学毕业生。父亲主修医学,母亲学习哲学、政治学和经济学。霍金有两个亲生妹妹菲莉帕(小1岁)和玛莉(小5岁)以及一个弟弟爱德华(小14岁)。他们都喜欢听聪明的音乐,看聪明的书,罗素是他们共同崇拜的英国人。在别人眼里看来,他家是有点古里古怪的高级知识分子家庭。
霍金父母(图片来源于网络)
求学时的他
年9月,霍金进入圣阿尔班斯中学。在校的表现可以总结为这些特点:用功、模样古怪、动作笨拙、聪明、喜欢与有才的小伙伴们分享各种兴趣。朋友表示,他的洞察力很强。
年7月,普通班考试之后,学生需要确定选修科目。他也面临过我们或许遇到的问题:自己的兴趣与父母的期望之间存在差别,他自己希望学习数学和物理,因为这两门学科可以帮助他探索宇宙的奥秘;而他的父亲希望他能去学医,认为学数学不好找工作。最后双方都作出让步,霍金报考牛津大学的大学学院,学习物理和化学。
年,年仅17岁的他进入牛津大学,并获取了奖学金。年,他进入剑桥大学读博。
牛津游艇俱乐部合照,图中拿手帕的为霍金(图片来源于网络)
身体跟他开了一个玩笑
进入剑桥大学之后,霍金决定选择宇宙学作为自己的研究方向。在学习广义相对论时,他发现自己的数学基础不够扎实,学习上面临着一些困难。没多久,年,他发现自己手脚越来越不灵活,后来被诊断有肌萎缩性脊髓侧索硬化症,医生预言他只能再活2年。
他受到了致命的打击,感到绝望,觉得自己的人生就像一场悲剧。“为什么这种事情会发生在自己身上?”他也曾这样问自己。住院的时候,他临床的一个患白血病的男孩死了。这给他带来很大的触动,他意识到,如果自己的生命还能延续一段时间,他还可以做很多有价值的事。
那个时候,简?怀尔德的出现和他们之间的爱情给了霍金新的希望,霍金重新恢复信心。为了自己,为了两个人的未来,霍金决定要努力拿到博士学位,在宇宙学方面做一些工作。
霍金和第一任妻子简·怀尔德(图片来源于网络)
学术成就
大家可能都会把霍金和黑洞联系起来,同行们称他是上世纪70年代以来在引力和黑洞领域作出杰出贡献的众多学者之一,究竟霍金做出了哪些学术成就呢?让我们一一了解下。
成果1:宇宙早期有一个奇点
年,数学家罗杰?彭罗斯发现:假设恒星在生命末期会坍缩成黑洞,那么不论恒星原本状况为何,不论它怎样坍缩,它会在黑洞中心坍缩成一个密度无穷大、曲率(弯曲程度)无穷大的时空奇点。彭罗斯提出“自然界憎恶裸奇异点”,因为奇点总是隐藏在黑洞的视界中。
霍金看到彭罗斯的工作之后,想到如果时间起点存在一个奇点,那么自然界就不一定憎恶裸奇点了,因为时间起点处的奇点不能被隐藏起来。讨论之后,霍金与彭罗斯二人便开始研究这一课题。年,他们联合发表了《奇点与时空几何》,并获得了亚当斯奖。
在他们研究该课题之前,也有一些科学家认为,如果根据理论来回溯扩张的宇宙,那么时间起点处情况很复杂,粒子将相互碰撞而弹开,产生一个混沌的火球。年,二人发展了一种新的数学技巧,用来分析时空中各点的相互关联,消除了粒子间紊乱作用所引起的混沌。他们的结论是,如果广义相对论是对宇宙的正确论述,那么在时间的起点处存在一个奇点。这一奇点同黑洞中心的奇点具有相同的性质,物质密度无限大。
(图片来源于网络)
成果2:黑洞表面积不减
在黑洞的实际概念还很模糊的年代,霍金将研究的