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今日數學家
  霍金
Stephen Hawking  
霍金
Stephen Hawking
當年今日數學家
以下是當年今日出生的數學家:
1829 Schroeter
1852 Giovanni Frattini
1888 Courant
1924 Cohn
1942 Hawking

以下是當年今日殞落的數學家:
1642 Galileo
1968 Loewner

霍金
 
史蒂芬‧霍金 (Stephen Hawking) 於1942年1月8日生於牛津,那一天剛好是伽利略逝世三百年。可能因為他出生在第二次世界大戰的時代,所以小時候對模型特別著迷。他十幾歲時不但喜歡做 模型飛機和輪船,還和學友製作了很多不同種類的戰爭遊戲,反映出他研究和操控事物的渴望。這種渴望驅使他攻讀博士學位,並在黑洞和宇宙論的研究上獲得重大 成就。

霍金十三、四歲時已下定決心要從事物理學和天文學的研究。十七歲那年,他考到了自然科學的獎學金,順利入讀牛津大學。學士畢業後他轉到 劍橋大學攻讀博士,研究宇宙學。不久他發現自己患上了會導致肌肉萎縮的盧伽雷病。由於醫生對此病束手無策,起初他打算放棄從事研究的理想,但後來病情惡化 的速度減慢了,他便重拾心情,排除萬難,從挫折中站起來,勇敢地面對這次的不幸,繼續醉心研究。

七十年代,他和彭羅斯證明了著名的奇性定理,並在1988年共同獲得沃爾夫物理獎。他還證明了黑洞的面積不會隨時間減少。1973年,他發現黑洞輻射的溫度和其質量成反比,即黑洞會因為輻射而變小,但溫度卻會升高,最終會發生爆炸而消失。

八十年代,他開始研究量子宇宙論。這時他的行動已經出現問題,後來由於得了肺炎而接受穿氣管手術,使他從此再不能說話。現在他全身癱瘓,要靠電動輪椅代替雙腳,不但說話和寫字要靠電腦和語言合成器幫忙,連閱讀也要別人替他把每頁紙攤平在桌上,讓他驅動著輪椅逐頁去看。

霍金一生貢獻於理論物理學的研究,被譽為當今最傑出的科學家之一。他的著作包括《時間簡史》及《黑洞與嬰兒宇宙以及相關文章》。雖然大家 都覺得他非常不幸,但他在科學上的成就卻是在他在病發後獲得的。他憑著堅毅不屈的意志,戰勝了疾病,創造了一個奇蹟,也證明了殘疾並非成功的障礙。他對生 命的熱愛和對科學研究的熱誠,是值得年輕一代學習的。


STEPHEN HAWKING 霍金:一個巨大的科學磁場

沒有比這更孱弱的軀體——然而,就是這孱弱的軀體,誕生了偉大的思想;他無法用健全人的步履行走,但他乘 坐時間機器,一次又一次越過了想像的邊界;他無法用正常的聲音表達,但他靈魂的聲音是宇宙中最美妙的天籟。從時間的開端,到宇宙的黑洞,哪裡有宇宙的出發 點?哪裡有宇宙的停止處?當人類昂首於億萬斯年的燦爛星空時,一片偉大思想的光輝正漫過了黎明的幽暗地帶。

和歷史一起,記住這個人——

STEPHEN HAWKING  ──  斯蒂芬‧霍金

震撼人心的一刻

6月18日,上午11:30。人民大會堂萬人報告廳,「2006超弦國際會議開幕式」主會場。

在兩位科學家演講結束後,震撼人心的一刻終於到來了。

全場6300多名聽眾——絕大多數是高等院校的學生——不自覺地起立,所有的目光在針落有聲的靜默中,注視著霍金的輪椅被徐徐推上主席台。

突然間,爆發出浪濤般的歡呼聲,席捲了整個禮堂。幾百名學生衝上前去,寬大的主席台前頓時豎起了一道密密的、厚厚的人牆,幾百雙手高舉起相機和手機,幾百道閃光燈光同時閃起……

在大會主席丘成桐先生的勸解下,「厚牆」逐漸消失。但有幾名記者架著「長槍短炮」不肯退卻。全場聽眾用熱烈掌聲支持了丘成桐先生的再一次「勸解」,這幾名記者終於卸下裝備退到一側。

演講隨著霍金金屬般的聲音(由電腦聲音合成器合成)開始了。記者看到幾乎所有聽眾都坐直了,前傾著,目光專注地定位於輪椅上的霍金與屏幕上的演講說明,並保持這種姿勢直到演講結束。

可以肯定地說,聽眾中有90%以上聽不懂、或者不能完全聽懂霍金關於宇宙運行的玄而又玄的「天書」。那麼他們為什麼還要這般用心地聆聽呢?甚至有些學生特意從上海和東北趕來,聽完講座後還要立即返回去參加第二天的考試!

從他們一張張凝視的、沉思的、激動的和嚮往的面孔上,可以得到這樣的解讀:霍金本 人和他的演講就像是一個巨大的科學磁場,科學和科學大師的高貴品格對學生們形成了巨大引力,莘莘學子是來這個磁場感受一種氣氛,尋找一種感覺,激發一種情 緒,樹立一種信念的。也許很多年後,這一刻還會留在他們的心底激勵著他們,也許這會是他們一生中非常重要的時刻。

這就是激盪在21世紀初中國大地上「霍金熱」的內核。也許它還能從某個角度預示著中國科學的未來?

霍金一生最重要的旅程?

或許,這種熱度、這種效果,也正是霍金教授此行的希望?由此我們可以領悟丘成桐先生含義深沉的話:「希望這次訪問將成為霍金一生最重要的旅程。」

與霍金相識三十載、身為霍金好友的丘成桐說,對於六十四歲、全身癱瘓的霍金,此次遠行是對體力的巨大挑戰。霍金現在每晚須戴著面罩吸氧氣,看護者每四十分鐘須為他更換一次氧氣瓶。

霍金的身體狀況也確實是不好,2002年來中國時,還能運用3個手指按鍵來選詞造 句,而現在,連手指也動不了了。在霍金的眼鏡上距右頰一寸的地方,有一個紅外線傳感器,它能探測到霍金眼皮的眨動,霍金完全依靠自己的眼皮活動來指揮傳感 器,代替手指打字,再轉為對電腦的命令,然後語音合成器再把他造的句子讀出來。其辛苦可想而知。

就這樣,他還是痛快地接受了「2006超弦國際會議」的邀請。由於醫生要求此 次訪華須由五個護理輪流照顧他,他的輪椅計算機也必須專人管理,再加上私人秘書,一行共8人。對於要帶領這麼龐大的隊伍出行,他一度十分猶豫,但聽到中國 的北京、香港兩地都急切地期待這次訪問,他就堅定了決心,並終於以病殘之軀坐了十幾個小時的飛機,來到了對他來說非常遙遠的國度——中國。

這是他第三次踏上中國的土地。他喜歡中國,在1985年、2002年兩次訪華 時,他接觸了中國許多年輕的理論物理學家和數學家,留下深刻印象。2002年他對在中南海會見他的江澤民主席說:再過50年,中國有望成為領導世界科學的 國家。今天,他面對中國的6300多名聽眾演講他的《宇宙的起源》,創下了他自己、也是國際物理史學術講演會聽眾人數之最。

6月20日晚上,北京友誼賓館聚英廳,中外數學界和物理學界的英才聚集,丘成桐先生關於龐加萊猜想的專題演講《三維空間的結構》正在舉行。

7點50分,一陣騷動猶如漣漪掠過寧靜的大廳,所有聽眾都把頭轉向了右側後方——幽暗的走道上突然出現了一輛輪椅,一對金髮碧眼的外國人推著輪椅進來了——霍金!霍金也來聽報告了!

霍金的輪椅繞過主席台停在了左側的走道上。霍金恬然地斜靠在輪椅上,猶如一個乖巧 的嬰兒,兩手交疊在膝蓋上,一如往常右歪著頭,半睜的目光安靜地注視著椅子前方的一個小顯示屏——大約有一個探頭把左側屏幕上的內容顯示在他的顯示屏上。 他就這樣一動不動地聽演講,寂寥的表情顯示他的思維已經離開軀殼進入了純抽象的幾何世界。偶然地,左腳微微抽動一下。

中間有個女護士給他圍上圍兜,餵了一次藥。水不住地從他嘴角邊溢出,女護士不 停地用圍兜給他輕輕擦掉。對於圍在他旁邊拍照的記者(沒用閃光燈)——其中一位女記者跪在他面前近距離反覆地拍照——他絲毫不予理會,他也沒有辦法理會。 他時而注視著顯示屏,時而閉上眼睛——他好像乘坐著時間機器,馳騁在浩渺無垠的星空之中。

「他對自己的命運似乎泰然處之」

干癟、奇瘦、全身癱瘓的霍金蜷曲在輪椅上已經30多年。他的腦袋永遠往右歪靠在椅背上——因為頸部以下無法轉動和支撐。除了大腦能正常思維,右手的兩根手指尚能輕微活動——他身體的其他部位已全部失靈。

霍金是在1963年21歲時被確診患了不治之症的,醫生直截了當地告訴他:他最多還能活兩年半。

這個「判決」無異於晴天霹靂,使他極其沮喪。但有兩件事改變了他的心情:一件是住 院期間,他目睹對面床上一個男孩死於肺炎。「這是個令人傷心的場合。很清楚,有些人比我更悲慘。我的病情至少還沒有使我覺得生病。只要我覺得自哀自憐,就 會想到那個男孩。」第二件事是他出院後不久,做了一場自己被處死刑的夢。他忽然意識到,如果自己被判「緩刑」的話,還有許多事情值得做。

之後不久,霍金邂逅了簡‧瓦爾德,與這個女子的愛情與訂婚,使霍金完全從絕望的深淵中拔出來。他開始認真地做博士論文,並迅速在研究上取得進展。

1974年和妻子簡‧瓦爾德在一起。

就這樣,他活下來了。「事實上,雖然我的將來總是籠罩在陰雲之下,我驚訝地發現,我現在比過去更加享受生活……而且幸運的是,在我的殘廢越來越嚴重的同時,我的科學聲望卻越來越高。」

1991年3月5日,一個漆黑的雨夜,霍金出了車禍,他的輪椅後面遭到了一次猛烈的衝擊。他跌落到路上,腿還停在輪椅的殘骸上。這件事故造成他的左上臂骨折,頭被劃破,縫了十三針。但僅僅是四十八小時之後,他就回到辦公室工作。

「他意識到生命時間可能是短促的,必須專心一致迅速工作。」他的朋友基帕‧索恩教授這樣解釋。「他還預料,在死之前他的智力不會有任何退化,他對此信心百倍,他對自己的命運似乎泰然處之。」

「我們從何處來?我們往何處去?」

霍金從小就對事物的來龍去脈非常有興趣。只要對某種東西有興趣,就會百分之百地專注。小時候,他們全家躺在草地上用望遠鏡觀看星空奇觀,媽媽發現星星很吸引他,他的想像力馳騁到了星空之外。

生病後,霍金隨時面臨死亡,始終徘徊在鬼門關前,但他對星空的好奇心越發強烈,對 它的探索和研究也因生病而更加專注。雖然他的身體幾十年禁錮在輪椅中,但他的思維卻遨遊於廣袤的太空中,執著地尋求著一個答案:「我們從何處來?我們往何 處去?」結果,他發現了一個又一個宇宙運行的重大奧秘,震動了整個理論物理學界。他以極度殘疾之身,成就了極度輝煌的科學成就,成了自愛因斯坦以來引力物 理學界最大的權威。

從與彭羅斯共同證明了廣義相對論的奇性定理,到獨自證明黑洞面積定律,到發現 「霍金蒸發」,到和哈特爾一起提出了量子宇宙學的無邊界設想,到出版《時間簡史》……40年來他對宇宙的探索頑強而專注。而所有這些成果———它們對整個 理論物理學界產生了不可估量的深遠影響———都是在他患病之後在地獄的入口處與死神苦苦相搏時獲得的。

他現在是劍橋大學第十七任盧卡斯數學教授———這是世界上最崇高的教席,牛頓 和狄拉克分別是這個教席的第二任和第十五任。在劍橋大學應用數學和理論物理系圖書館中,並列著由同一雕塑家製作的狄拉克和霍金的半身像,他們分別對微觀世 界和宏觀世界的研究作出同等深遠的貢獻。

「我很抱歉讓科幻小說迷失望」

2004年7月21日。這一天對霍金和整個理論物理學界來說都是一個不尋常的日 子。這一天,在都柏林舉行的「第17屆國際廣義相對論和萬有引力大會」上,霍金面對來自50個國家的800名科學家,宣布了他對黑洞研究的新理論:黑洞不 會將進入其邊界的物體的信息淹沒,而是會將這些信息「撕碎、打破和重整」後釋放出去。該理論的提出,推翻了霍金自己「頑固」堅持了29年的「黑洞悖論」。

為此,他也輸掉了同美國物理學家約翰‧普雷斯基爾的一次「豪賭」。1997年, 他堅持自己的「黑洞悖論」,後者則認為黑洞不可能使其內部物質的信息喪失,賭注則是一本棒球百科全書。在7月21日的會上,霍金說,「我在英國很難找到這 樣一本書,所以,我只能用一本板球百科全書代替了。」

他還直率地「檢討」:「黑洞裡面不會發展出新宇宙,這和我以前的想法相反。這些信息仍存在我們宇宙裡。我很抱歉讓科幻小說迷失望。」

這就是霍金。當他還是一個無名小卒時,他一次又一次地挑戰權威、顯示出超乎尋常的勇敢與自信。現在他成了權威,但在確鑿與充分的事實面前,他也會公開認錯。

讓我們來聽一聽物理學界對他此舉的評論吧。

美國斯坦福大學雷納德‧薩斯金教授在回答中國《新聞週刊》記者提問「霍金所預言的 理論是不是會隨著科學發展更多地被推翻」時回答說:「也許會,但這並不是用來反對他的理由。霍金是一個超乎尋常勇敢和大膽的物理學家,他從來不怕犯錯。他 所說的大部分話將被證明是正確的,這是很重要的。」

美國加利福尼亞大學約瑟夫‧掊欽斯基教授則回答:「霍金是第一個去思考很多深刻的物理問題的人,如時間的開始的數學理論。既然這些問題這麼難,第一個試圖回答它們的努力也許是錯誤的就不奇怪了。但是霍金這些先鋒之舉,為科學研究開闢了新的問題。」

而恰恰是因為這兩位美國權威的理論物理學家和其他一些弦理論學家,共同找到了顯示黑洞真的保藏信息的強有力的理論證據,才「迫使」霍金最終否定了自己的黑洞悖論。

「參觀太空是霍金一直夢想的事情」

「2005年12月14日,智利《第三版時報》報導,《時間簡史》的作者、英國物理學家斯蒂芬‧霍金決定支付約30萬美元進行太空商業旅行。

「霍金的一位朋友透露說,『參觀太空是霍金一直夢想的事情。』『他一生都在撰寫關於太空的著作,現在他希望能親眼目睹太空景象。』」

上述消息被新華網轉發到中國讀者中。很多人覺得它聽上去實在像是童話。

了解霍金的人不會認為這是童話。雖然身體極度殘疾,但他的隨行人員朱迪斯評價霍金 的生活「充實」而且「有趣」。在杭州,他泛舟西湖,品嚐荷花的清香,他逛商店,欣賞鼻煙壺的民間藝術,儘管咀嚼費力而且80%都回流出來,他也要嘗嘗香酥 鴨的味道;在北京,儘管氣溫高達34℃,他還是興致勃勃地去游天壇,而且他居然要求「走中間神走的路」,在圜丘,他面對記者的鏡頭時,居然嘴角上翹,給出 一個孩童般頑皮的、天真的微笑。

「我只要和其他人一樣對生活同等的控制權」

禁錮他身體30多年的輪椅,取代了他的身體除了大腦以外的大部分功能,但這台輪椅在大部分時間裡被他不屈不撓的意志所控制。

2006年6月20日晚,霍金在北京友誼賓館聆聽丘成桐的講演。新京報記者浦峰攝

當‧佩奇——霍金早期的博士生、物理教授——曾經講過這樣一個故事:那一年,他們住在莫斯科的一個飯店 裡,那裡有一間小小的舞廳。霍金想找他們中的一些人去跳舞,但沒人有這等勇氣。後來,他們在出來的路上通過舞廳時,看到霍金獨自在大廳裡轉動著他的輪椅 「翩翩起舞」——真是一大奇景。

當‧佩奇還說:一次,霍金作為皇家學會會員被邀請到倫敦。霍金喜歡旋轉他的輪椅來炫耀。結果在他旋轉時壓到查理王子的腳趾頭。

就是坐著這台輪椅,他乘熱氣球到過南極洲;他還環遊了地球,再次證明了地球是圓 的。在中國,他的輪椅兩次登上了長城。據他的中國學生、《時間簡史》的中文翻譯者吳忠超介紹,1985年,霍金造訪北京時,北京的大學生把他抬上了長城, 面對如此大好河山,他感慨:「寧願死在長城,而不死在劍橋。」他甚至還想去西藏。

英國廣播公司的《沙漠孤島》節目的主持人蘇‧洛雷曾問霍金:你的親友有時稱你為頑固或霸氣的,你服氣嗎?

他回答:「我只要和其他人一樣地對自己的生活有同等程度的控制權。殘廢人的生活受他人控制的情形實在太多了。沒有一個正常人能忍受這個。」

英國青少年偶像排名霍金超過小貝

1985年夏天,在日內瓦的歐洲核子中心,霍金得了肺炎。醫生告訴他的妻子簡說已經沒有希望了,可以撤走維生系統。但是簡堅決不同意。霍金被用飛機送回到劍橋,一位外科醫生為他進行了穿氣管手術。這個手術救了霍金一命,但也使他從此失聲。

在完全靜寂了一段時間後,霍金的聲音重新響起,但這已經不是他本人的聲音,而是語 音合成器的聲音,帶著特有的金屬磁性。奧秘就在霍金面前支起的一塊小屏幕上:當移動的指示光點停留在霍金所選取的詞上時,他就用眼睛或手指的動作來操作。 當積累了他所要說的,便可以送進語言合成器「說話」,或存在磁碟中「寫作」,速度是每分鐘造5、6個字,為了合成一個小時的錄音演講需要10天。

與人交流是如此困難。但霍金又如此渴望與人交流。只要有可能,不論在世界什麼地方,他都會努力地做一場公眾科普報告。他還用他獨有的、艱難的輸入方式,撰寫了世界上最暢銷的科普讀物《時間簡史》。

1988年撰寫的《時間簡史》想像豐富,構思奇妙,語言簡潔優美,讀後令人驚嘆:宇宙之間,未來之變,是這樣的神奇和美妙。這本書至今累計發行量已達2500萬冊,被譯成近40種語言。由湖南科技出版社推出的中文版的發行量也相當可觀。

據澳大利亞《悉尼先驅晨報》報導,英國一家雜誌近日對500名16歲到18歲的少 年進行了調查,結果顯示「萬人迷」貝克漢姆並非他們心中最崇拜的偶像。身體癱瘓的科學家霍金排名第二,超過了小貝。雜誌主編表示:這一排名顯示青少年並不 會因為偶像外表酷就一味追星,相反,他們看重的是真正的成就。

在中國,霍金走近公眾所引起的轟動有目共睹。丘成桐先生如此評價:「激發公眾 對科學的興趣是至關重要的。大科學家應當帶頭做科普。」核物理學家陳佳洱院士說:「大科學家可以用很淺顯的話講明白很深的道理,而且他們有人格魅力,能吸 引更多的年輕人加入到科學研究的行列中。」

幽默大師

霍金的幽默是有名的。2002年8月在北京的新聞發布會上,有記者問:「你認為下個世紀最偉大的發現是什麼?」霍金回答:「如果我知道的話,我早就已經把它做出來了。」他一面說,一面露出孩子般頑皮的笑容,有一種小惡作劇後的得意。

他的幽默甚至體現在作報告中。那年8月18日他說,如果在實驗室中能製造出一個小 的黑洞,不要擔心它會把地球吞沒,因為它會很快因輻射而消失,「不過這個小黑洞會很快地讓我得諾貝爾獎。」他還用電腦合成的警報聲代表他的笑聲,在作報告 時用了2次,在報告結束時用了1次。為附和他夫人對觀眾的答謝,他臨時合成了一句話:「這裡很熱。(It' shot)」——他用這個雙關語,表達他對熱 情的北京觀眾的感謝。

在日常生活中,這類幽默隨時可見。有媒體報導了這樣一例:就在參觀天壇時,導 遊吳穎靠近老人耳畔,用英文說:「前面就是祈年殿,意思就是天上的宮殿,馬上就要進入『天宮』了,您有什麼想法?」吳穎心裡想:他大概會回答很高興,很 棒。不料語音合成器最終說出的是「I like you(我喜歡你)」,引來周圍笑聲一片。

霍金第三次來訪很快就要落幕了。對無數崇敬他的中國人來說,他來得不易,卻走之匆匆。這個64歲的老人、極度殘疾的科學家到底給我們帶來了什麼?我們又到底能留下些什麼?在將要依依惜別之際,也許這個問號會盤旋在許多許多人的心頭……(記者 樊雲芳/本版照片除署名外均為資料照片)

■人物小傳

斯蒂芬‧霍金,著名數學家、理論物理學家。1942年1月8日出生於英國牛津,1959年考入牛津大學,1962年在牛津大學完成物理學學位課程,考入劍 橋大學攻讀研究生。1965年獲理論物理學博士學位。1974年當選為英國皇家學會最年輕的會員。1977年,被任命為劍橋大學引力物理學教授,1979 年,任劍橋大學盧卡斯講座數學教授。1981年參加梵蒂岡宇宙學大會,宣布無邊界構想;被授予大英帝國高級騎士稱號,1988年獲沃爾夫基金獎,1989 年被授予大英帝國榮譽爵士稱號。任劍橋大學應用數學和理論物理系終身教授。

1963年,霍金被診斷患肌萎縮性脊髓側索硬化症(ALS),行動困難,長年坐在輪椅上,於1985年動了穿氣管手術,從此失去了說話能力,依靠一台電腦聲音合成器表達思想。

■成果解讀

霍金是世界公認的引力物理科學巨人,被稱為「當今的愛因斯坦」。他對黑洞進行了開創性研究,其黑洞蒸發理論和量子宇宙論不僅震動了自然科學界,並且對哲學和宗教也有深遠影響。

上世紀70年代,他和彭羅斯一道證明了著名的奇性定理,即在非常一般的物理條件下,廣義相對論會導致時空的奇點,典型的例子是黑洞中的奇點以及大爆炸奇 點。霍金劃時代的貢獻是1974年發現的黑洞輻射機制。他考慮了黑洞表面附近的量子起伏,發現起伏產生的粒子流就像是從黑洞輻射出來似的。這種輻射的溫度 與黑洞質量成反比,所以在輻射的晚期,黑洞質量變得非常小,溫度隨之變得極高,黑洞就在爆炸中結束。黑洞輻射的發現將引力論、量子論和統計力學統一在一 起,是量子引力論的前兆。

霍金致力於解決從牛頓以來一直困擾人類的「第一推力」問題。他的宇宙模型是一個封閉的、無邊界的、既沒有開初也沒有終結的四維時空,不需要上帝的第一推力。

霍金著有《時空的大尺度結構》、《時間簡史:從大爆炸到黑洞》、《果殼中的宇宙》等多部著作。


霍金和黑洞

   一九六三年,英國劍橋有一位年輕的物理學家,一位名叫史帝芬.霍金(Stephen Hawking, 1942~)的二十一歲研究生,無精打采地躺在房間裡,錄音機發出華格納的音樂巨響,科幻小說四處散置。他的褐色長髮散亂不整,戴著金屬框眼鏡,還有一對 清澈藍眼,透露出愛搗蛋,或許應該說是厚臉皮的個性。霍金擁有兩種鮮明的個性,愛耍聰明,而且很頑固。然而從前一年起,他開始看著自己的四肢逐漸不聽使 喚,講話含糊不清像個醉漢,雙腿偶爾還會站不穩。他原本是物理學界的明日之星,這回竟頭一次覺得物理學背棄他而去。他只能原地打轉毫無進展;對霍金來說, 一九六三年的日子並不好過。他就在那一年聽說自己即將死去。

  在一九六三年以前,他的生活一直都過得很愜意。他出生於一九四二年一月八 日,後來他總喜歡說,那天正是伽利略去世三百週年紀念日,他是四個孩子中的老大,成長於倫敦郊區的聖奧爾本斯。父親專研熱帶疾病,他也順理成章地走上科學 之路。他回憶說:「我老是想知道所有事物的運作方法。我會把東西拆開,卻老是裝不回去。我的雙手不是那麼靈巧。」

  霍金不打算克紹箕裘,讓他的父親感到十分懊惱。他解釋說:「我覺得生物學門太不精確,它過分仰賴文詞敘述,還經常要畫細部圖解,而我向來不擅長畫圖。如今,這門學問已經比從前精確許多,尤其是分子生物學,不過在我成長時期,它還沒有出現。

  「我的真正興趣是研究基本定律。我要求知。我要知道我們怎麼會、又為什麼會出現在這裡,還有宇宙又是如何運作的。」

   出於好奇心,他在十五歲時和幾個朋友開始鑽研超心理學。他們研讀了一九五○年代在杜克大學所做的著名實驗,據說那些實驗的目的是想提出統計數據,以便驗 證心靈感應和心靈傳動能力;他們也親自做了擲骰子實驗。後來他去聽了一場演講,講員是一位曾經分析杜克實驗的科學家。「他發現,只要該項實驗獲得理想結 果,技術上一定有缺陷。反之,只要實驗技術完美無暇,他們就不會得到好結果。所以,我才相信那完全是一場騙局。」

  霍金申請進入父親的母 校,牛津大學的大學學院(University College at Oxford),用他的英式措辭來講,他是去「讀」物理學和數學。當時,他有志於從事天文學。「我到了牛津大學天文台四處張望。他們沒有望遠鏡。唯一的觀 測儀器也只是一具太陽攝譜儀。」後來,他在英國皇家格林威治天文台度過悲慘的夏天,用一具二十八英吋(約七十公分)折射望遠鏡觀測雙星,這讓霍金對觀測天 文學的「印象不怎麼深刻」。他顯然不會是桑德志的接班人。

  霍金是個聰明的懶學生。教授和同學對他的印象都是:這個學生寧願找出教科書裡 的錯誤,也不想做練習題。當時他蓄留一頭長髮,大家都知道他很聰明卻不愛讀書,不需要啃書就會做習題。他很少記筆記,在課堂上睡覺,還會裝腔作勢,把自己 的報告輕蔑地拋進字紙簍。後來他辯稱,反正老師也不夠高明,那套系統本來就該罵。霍金生性瀟灑,很受同學歡迎。他愛開粗魯玩笑,是同夥中的老大。他的成績 不錯,但不是特別傑出。

  霍金立定志向,要在畢業後進入劍橋,追隨穩態說的倡導者與國家英雄霍耶做研究、攻讀博士。不過首先他面臨了一個 小問題:畢業生必須通過資優生考試。霍金的成績不夠好,沒有達到「最優」的程度,造成的影響包括他無法進入第一志願的研究所。他還可以接受一次特別口試, 不過他也同時跑去申請擔任公務員,負責管理紀念碑。

  他根本不用多此一舉,口試委員對他的才智印象深刻。後來,他們還問他接下來要做什麼。霍金回答:「如果我得到優等就到劍橋,如果只是次等就留在這裡,所以我相信你們會給我優等。」結果,他果然得到優等。

   在劍橋的鵝卵石街道上蹓躂,經過高聳的禮拜堂,你會看到商店裡擺了許多條紋領帶,還有圍牆環繞的學生宿舍,每處地方都有一片只准學院成員踏入的神聖草 坪,你會覺得自己就像是穿越時空,傳送到一處充滿智慧、朝氣和文化的聖殿。康河寬僅九公尺,蜿蜒流經學院後側,河岸布滿野花綠草,還有多座人行拱橋跨越河 上。在一個和喣的六月天傍晚,太陽西沉薄暮籠罩,我看著浮台上的合唱團,聆聽他們的歌聲。約莫有一千人在綠油油的河岸聚集,他們當中許多人身著燕尾服,頭 戴大禮帽。晚餐鈴響,學生和教職員騎著腳踏車在街上急馳,學生按規定穿著傳統黑袍,被風吹膨上捲變成黑色披肩,看起來就像是鼓動的短小雙翼,露出黑袍下更 為傳統的大學生服飾,即牛仔褲和T恤。

  自從牛頓(Issac Newton, 1642~1727)猶如雄獅般在三一學院(Trinity College)的土地上昂視闊步,發展出重力定律和幾乎所有的定律,並撰寫《數學原理》(Principia)把物理學轉變為數學的一環,自此以後的三 百年間,劍橋便成了積極進取的年輕英國科學家所嚮往的學術重鎮。劍橋在一九六○年代初轉型成為宇宙學研究中心,而且是不需要望遠鏡的另一種宇宙學,富勒 (William Fowler, 1911~1995,美國物理學家)和伯畢奇夫婦(Margaret and Geoffrey Burbidge,英國物理學家)每年夏天都會帶著他們的學生回到劍橋漫步,與霍耶進行合作研究。

  結果霍金無法如願在霍耶(Fred Hoyle, 1915~2001,英國天文學暨物理學家)的指導下學習,因為當時霍耶不收學生,這也好,因為他的研究實在相當怪異。於是,霍金投入與霍耶同輩的理論學 家夏瑪(Dennis Sciama, 1926~1999)門下。

  夏瑪的膚色曬成了棕褐色,額頭懸垂一束白髮。他很容易衝動,激動起 來聲音就會變得尖銳高昂。當初他違背父親的願望,進入劍橋研讀物理學,不想繼承家族的製衣企業,讓父親覺得這個年輕兒子背叛了他。夏瑪也不是一開始就獲准 進入劍橋研究所,被拒之後,他進入陸軍做雷達研究,而且憑著科學成就贏得尊重,爾後才獲准進入劍橋。夏瑪喜好哲學,他修過奧地利哲學家維根斯坦 (Ludwig Wittgenstein, 1888~1951)的一門課程,這種喜好讓他偏向宇宙穩態說。他和邦第及高特成了好友。夏瑪承認自己天性衝動,而且一提到穩態說就會非常激動。他說: 「我想我當時之所以會喜歡穩態說,理由是,只有這個理論支持生命終會在某處出現。我當時也堅信,你必須要有充分證據才可以駁斥這麼好的觀點。」他當時似乎 是認為,只有想像力豐富、創意較高的人,才會偏好那項學說。

  一九六一年,夏瑪在劍橋組成團隊,鑽研廣義相對論和宇宙學。當時他是英國唯 一講授相對論的學者。夏瑪說:「當時惠勒(John Wheeler, 1991~)在普林斯頓的角色,和我在劍橋有點相同,都在訓練廣義相對論的新生代學者,」他的神情就像位父親那麼自豪。「英國劍橋執數學界之牛耳,在美國 找不到任何機構可以和劍橋相提並論。而如今我在牛津。」他笑著說,「所以你要相信我的話。當時,我待在那裡其實是一種策略,因為如此一來才能教到好學生。 而霍金又是當中最拔尖的學生之一。」

  夏瑪和所有人一樣,立刻就發現霍金相當聰明卻不守紀律。至於要判斷他能不能成為一位傑出的科學家,那就另當別論;夏瑪也經常講,除非開始做研究,否則你很難論斷一個人。

   霍金在牛津大學時期就出現疾病的初期症狀,他步履蹣跚、講話含糊,進入研究所的第一年間則更加惡化。一九六三年,他的症狀經診斷為側索硬化肌萎縮症 (amyotrophic lateral sclerosis, ALS)。ALS在英國稱為「運動神經元疾病」(motor neuron disease);在美國則通稱為「路蓋裡格氏症」(Lou Gehrig』s disease,路蓋裡格是美國傑出棒球員,後罹患此症)。ALS是一種漸進的神經退化疾病,患者會逐漸喪失隨意肌的控制功能,通常會導致癱瘓不能行動, 並在二到五年內死亡。特別的是,患者只會喪失自主運動功能,腦部則不受影響,於是整個人就這樣被困在逐漸腐朽的軀體裡,飽受折磨。ALS的病因至今不明也 沒有治療方法。霍金的未來已經註定:一根枴杖、一張輪椅、一張床,逐漸依賴他人,並漸漸喪失行動與溝通能力。終於,連呼吸都會受到影響,通常最後會死於肺 炎。

  診斷結果出來之後,霍金的父親私下來到劍橋,詢問夏瑪能不能儘快授予學位。夏瑪態度堅定,拒絕了他的請求。

  霍金深感恐慌,他停止一切活動,躲進自己的房間。他說:「一旦發作起來,病情就會發展得非常快。我當時很沮喪,因為我自認為活不過幾年,而且我也看不出自己當時有理由再繼續活下去。」

   持續二年下來,他的身體逐步退化,心情也日益沮喪。他的科學表現也是一塌糊塗,夏瑪為此感到自責。他認為霍金之所以感到沮喪,有部分是他的錯,因為他還 沒有讓霍金接觸到真正感興趣的研究課題。畢竟,論文指導教授有責任提攜學生找到研究主題,讓他們投入並在旁激勵。不過,「霍金始終沒有喪失開粗魯玩笑的能 力,」夏瑪如是說道。

  結果一如後來的發展,霍金的生命並沒有從此一蹶不振。就在「病況」診斷出來之後不久,他碰到了一位女士並開始和她 約會。其實珍(Jane Wilde)是霍金在聖奧爾本斯的同學,當時她正在倫敦大學唸中世紀韻文。珍長了一頭紅髮,生氣蓬勃,而且個性頑固,一如霍金後來表現的性格。她回憶道: 「我認識他的時候,他已經出現初期症狀,」她講話的語調一絲不苟。「因此我從來沒有見過身體健康、肢體健全的史帝芬。病況的發展十分緩慢。他的個性非常、 非常地果斷,企圖心非常強。」霍金個性內向而強烈,擅長分析,珍則信奉古典主義,個性外向,對藝術和音樂很感興趣,她讓霍金敞開心胸,於是兩人決定認真過 日子。

  他們在一九六五年結婚。珍並沒有因為要嫁給一個可能沒有未來的人,而顯露出任何不安。她說:「我是確定了自己想要結婚,才決定要結婚的,所以,我就結婚了。」

  婚姻是霍金生命的轉捩點。突然之間,事情似乎沒有那麼糟糕;他已經成家,再也不能只考慮自己,只想到自己的困境。他說:「我的婚姻讓我決定活下去,婚姻讓我有理由堅持下去,努力奮鬥。沒有珍幫忙,我不可能活下去,也不會有意願再活下去。」

  同時,他的惡化狀況也趨於緩和;身體的退化速度慢了下來,而且還一直活到現在。夏瑪告訴霍金,顯然他會繼續活下去,所以最好還是完成論文。

  夏瑪提出一個新構想給霍金。他派霍金去倫敦見一位數學家老友潘洛斯(Roger Penrose, 1931~),潘洛斯當時正在講授一種最怪異也最讓人不解的廣義相對論預測結果:宇宙中可能存在某些區域,稱為「奇異點」(singularity),物 理定律在那裡完全不成立,那裡的物質和能量,甚至時空本身,全都被摧毀(或可說創生)。霍金聆聽潘洛斯講課之後,知道自己已經找到了畢生職志。

  第一屆德州研討會就像條繩索,將許多宇宙學家和天文學家的命運緊緊連繫在一起。潘洛斯和夏瑪都參加了會議。英國的霍金則在家裡自怨自艾,完全不知道有人就要在德州舞台上道出他的終生職志。

   上台的人是普林斯頓的物理學家惠勒,他在過去十年裡,一再反覆思索奇異點和重力塌縮問題。惠勒看起來實在不像先知。他當時五十一歲,身材短小結實,性情 相當謙遜,在群眾中完全不顯眼。他的穿著像位銀行家,舉止始終像個外交官那樣謙虛有禮;如果我和他一起走到門口,他永遠禮讓我先行。他的頭髮日漸稀疏,髮 絲向後直梳蓋過頭頂。他的頭很大,臉龐也大得和身體不成比例;那張臉顯得沈重而嚴肅,似乎是放不下宇宙研究重擔,不過當他微笑的時候卻又如天使般無邪。其 實惠勒的個性狂放不羈,這位教授偏愛隱喻象徵,也喜歡放煙火。他在辦公桌上擺了整箱煙火,不時拿出來放,還曾經在走道上發射煙火筒而名聞遐邇。他帶著淘氣 的笑容問我:「如果煙火不能用來慶祝新發現,那它要用來幹嘛?」他曾經協助製造原子彈和氫彈,也曾在自家後院建造一座防輻射塵避難所。他小時候還在在俄亥 俄州時,有次引爆一根雷管,結果炸掉一根手指頭。

  惠勒預定在當天下午議程進行到一半的時候,肩負一項使命走上達拉斯講台;他即將讓物理 學界接觸死神,為期長達十年。他認為,自己投入終生歲月進行研究就是為了這一天。惠勒是兩位英雄的忠實信徒,一位是丹麥的傳奇理論學家波耳(Niels Bohr, 1885~1962),量子理論的肇建者。惠勒在波耳的哥本哈根大學理論物理研究所度過難忘的一年,並成為他的終生研究夥伴。惠勒柔聲說:「波耳那裡的人 員組成一支超越國界的忠誠研究團隊。你可以與人討論佛陀、耶穌、摩西還有孔子。不過,只有和波耳交談過後,才讓我深深相信真的有這種人存在。」

   另一位則是愛因斯坦。當年輕的惠勒在普林斯頓大學教書的時候,愛因斯坦也在普林斯頓高等研究院。惠勒回憶道:「那時候,你得要鼓足勇氣才能見到他,」他 後悔自己當時太過害羞,以致沒有拿奇異點的相關問題來追問愛因斯坦。「提到原子彈,最大的奧祕是它竟然可以製造出來。同樣地,就愛因斯坦而言,他已經完成 對全人類最偉大的貢獻,讓人們可以懷抱希望去了解宇宙。人是很難比較的,但儘管我也佩服愛因斯坦,我還是認為波耳比較偉大。愛因斯坦可以說是在宣揚目標, 指出值得努力的方向,波耳則是傳授方法和風格,即持續不懈地討論,薪火相傳。」

  直到一年之後,惠勒才初次見到霍金。霍金後來沿襲惠勒的精神,成為他最了不起的學生,因為霍金繼承了黑洞的思想,並佔有最重要的地位。惠勒巧妙稱呼這個主題為「最終狀態議題」。不過,其實是潘洛斯最先投身鑽研於此,並做出最燦爛、最優雅的成果。

   潘洛斯出身於英國的書香世家,他的家族與赫胥黎家族相似,過去幾個世代都有重大的貢獻。他的父親是知名的優生學家,潘洛斯則是以幾何學見長。他具有設計 天分,曾經和德國藝術家埃歇爾(M. C. Escher, 1898~1972)合作多幅著名的「不可能的畫作」(註:例如「潘洛斯樓梯」,圖中的階梯環繞樓塔上升,最後竟然首尾相連)。潘洛斯長相英俊,一頭雜亂 的褐色捲髮,讓他看起來有點心神不寧;他在一天工作將盡之際,襯衫下襬經常露在外面。他如工匠般的言行舉止掩蓋了他超凡優雅的數學才分。夏瑪設法說服潘洛 斯,應該運用這種天分去研究廣義相對論。潘洛斯同意他的看法,於是把廣義相對論當作一個四維幾何學問題(事實上也確實是如此),並運用紮實的定理和優雅的 證明做深入鑽研。他的論文和計算結果看似潦草難辨,不過最後讓惠勒的學說得以蓋棺論定。

  許多科學家都指望或相信奇異點只是純理論的數學 現象,就像大一習題裡的無摩擦斜坡或永動鐘擺一樣,無法在現實生活中實現。真正的恆星應該不會發生球體對稱塌縮,尤其是本身會旋轉的恆星,而幾乎所有恆星 都會自轉;也許恆星會繞著核心迴旋轉動,而不會崩潰塌縮成奇異點。結果,我們並沒有這種好運。潘洛斯在一九六五年證明了恆星在失控塌縮後會形成貨真價實的 奇異點,任何黑洞裡面都必然有個奇異點。夏瑪稱此為:自廣義相對論建立以來最重要的一項貢獻。實際上,潘洛斯等於是證明了,只要累積了充分的物質和能量, 時空就有可能終結。

  霍金是個學習速度很快的學生,他吸收了潘洛斯的方法,在論文最後一章採用了這些技巧來分析開放宇宙(永遠膨脹的宇 宙),這等於是恆星塌縮的反面現象。夏瑪高興地說:「那是最精彩的部分。」霍金的結論是,只要廣義相對論正確,那麼在宇宙歷史中,總有一天會出現至少一個 奇異點。就以膨脹中的宇宙而論,在一百億或兩百億年之前,就絕對出現過至少一個奇異點。如果他讓膨脹中的宇宙逆時間運行,猶如影片倒帶一般,則物質密度和 輻射強度會提高到無窮大,到最後,天空裡的唯一光線就像條毯子,把宇宙萬物全部捲進奇異點裡去。後來,霍金和潘洛斯合作撰寫了一篇論文來引申這種論點,並 描述膨脹宇宙的所有模型。霍金生性喜做保守論述,他只淡然承認,就某個意義來說,或許這種奇異點正是宇宙的起源。

  到了一九六○年代末, 霍金的日常行動已經變得相當吃力,他步履蹣跚,瘦弱身影出現在重要的研討會上,奮力坐在第一排並提出尖銳的問題。獲得博士學位後,他就留在劍橋擔任研究教 授。霍金同時服務於兩個系所,一個是應用數學暨理論物理系,位於市中心,系館像是一棟工業建築;另一個則是霍耶的理論天文學研究所(一九七二年,該研究所 和隔壁的舊天文台合併,並去掉「理論」一詞,霍耶便在此時辭職),位於市郊一棟低矮的現代建築內。霍金坐著一部小型三輪車往來通勤,身體繼續緩慢退化。一 九六九年,他拋掉手杖坐上輪椅,但也開始發揮頑強天性。他儘可能拒絕別人協助,自己獨立行動。他住在劍橋的一間低矮連棟住宅裡,訪客看著他光是爬上一段階 梯就要花上十五分鐘。不過他的日子照過,一九六七年,珍生下長子羅勃特。

  珍給我看當時拍的一張黑白照片。照片裡的他們正要出發參加朋友 的婚禮,霍金身著西裝,珍則是穿了迷你裙,微風吹拂,帶點喜氣卻又顯得有些虛幻。霍金體格纖細,倚著手杖,身著流行的大學生服飾,髮型時髦且蓬鬆,戴著一 付貓頭鷹似的黑框眼鏡,在樹蔭下顯得全神貫注,不過也有點像是發呆出神。看起來,他們和數千對年輕學者夫妻沒有兩樣,匆匆度過一九六七年的時光。

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胡桃裡的宇宙的作者Stephen Hawking長年坐著輪椅,行動不便卻有超人的毅力,頭腦裡有描繪整個科學領域全觀的夢,在出版 《時間簡史》一書的幾年之後,以這本書替所有的人在新的科學視野中領航。所以這本書誠如Stephen Hawking 所引莎翁的句子所說簇陷在胡桃殼裡仍有無限空間--
O God, I could be bounded in a nut shell, and count myself a king of infinite space ; ....

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