斯蒂芬·霍金在剑桥大学演讲

斯蒂芬·霍金(Stephen Hawking),剑桥大学国王学院(Kings College,Cambridge),1987年,大卫·甘布尔(David Gamble)拍摄。

首次发表于纽约书评2021年4月19日。

 

霍金-霍金:科学名人的销售
查尔斯·塞夫
基础图书,388页,30.00美元

世界上第一位科学名人艾萨克·牛顿,与政治家和皇室成员一起,在威斯敏斯特大教堂举行了隆重的仪式,被埋葬在一座由白色和灰色大理石雕刻而成的纪念碑下,纪念碑上用拉丁语写着一句引人入胜的铭文:“凡人为人类有如此伟大的装饰品而感到高兴!”他的名气已经传遍了整个欧洲大陆。在法国,年轻的伏尔泰对他赞不绝口:“他是我们的克里斯托弗·哥伦布。他带领我们走向了一个新世界。”流行的公报上充斥着大量的诗句(“大自然向他辞职,她的秘密不再向他隐瞒”)。刻有他的肖像的奖牌是用银牌和铜牌铸造的。

2018年史蒂芬·霍金去世时,修道院将他的骨灰埋在离牛顿墓几码远的地方。除了家人和名人外,安葬仪式还吸引了众多哀悼者,1000人被彩票选中,26000人被拒之门外。英国皇家天文学家马丁·里斯说:“他的名字将载入科学编年史。”。“自从爱因斯坦以来,没有人在加深我们对空间和时间的理解方面做得更多。”霍金自己的话是由一个语音合成器产生的,他在一场退化性疾病夺去了他在教堂周围扬声器上讲话的能力:“我很清楚时间的宝贵。抓住时机。现在就行动。我的一生都在我的脑海中穿越宇宙。”,无线电望远镜把同样的话射向天空。在电视电影中饰演霍金的本尼迪克特·坎伯巴奇(Benedict Cumberbatch)读到了《所罗门的智慧》(Wisdom of Solomon)中的一句话:“是他给了我关于现存事物的准确知识。”修道院唱诗班唱道。现在礼品店出售他的墓碑明信片。

霍金不是牛顿。他自己也是这么说的。1998年,在白宫的一次活动上,第一夫人希拉里·克林顿(Hillary Clinton)在互联网上读到一个问题:“与爱因斯坦和牛顿相比感觉如何?”霍金霍金,他“非常努力地培养”这些比较。他为白宫观众播放了他客串演出的片段《星际迷航》:下一代他在一场扑克游戏中与牛顿和爱因斯坦的全息画像开玩笑。爱因斯坦打赌说:“宇宙中所有的量子涨落都不会改变你手中的牌。”但霍金是这场比赛的胜利者,正如塞夫所说:“‘阿尔伯特,又错了’,当一只机动手臂伸出手来时,霍金满脸笑容。一共四张。”

霍金在剑桥大学担任牛顿的教授、卢卡斯数学主席,他经常说,他对伽利略感到“强烈的认同感”,因为他出生于伽利略去世整整三百年之后。他畅销书的封面上写道,他“被认为是自爱因斯坦以来最杰出的理论物理学家之一”,这一说法夸大了事实。

他的同事们对霍金的看法可以粗略地从一个物理世界1999年对250名物理学家进行的调查显示,在当代物理学家中,他们将理查德·费曼排在第一位,并将霍金列为一大组并列倒数第二的人,每个人只投一张票,或者因为他从未获得过诺贝尔奖。物理学家兼作家杰里米·伯恩斯坦(Jeremy Bernstein)在1992年写道:“我不认为他是爱因斯坦的继承人。”。“我可以毫不费力地说出20位自20世纪20年代以来为我们的科学做出了比他更多贡献的物理学家。”公众看到了不同的东西:“世界上最聪明的人,”塞夫多次这样说道。

]迈克尔·怀特(Michael White)和约翰·格里宾(John Gribbin)之前的一本传记以传记的方式讲述了霍金“在推开我们对宇宙的理解的界限方面,也许比任何人都做得更多”:

这个人体重不超过90磅,完全瘫痪,无言以对,头向前倒下时无法抬起,被称为“爱因斯坦的继承人”、“二十世纪末最伟大的天才”、“活着的最优秀的头脑”,甚至被一名记者称为“宇宙大师”

在这张照片的背后是相当多的废话。塞夫写道,这位科学家把自己打造成了一个“商业产品”,他的名字也成为了一个品牌,“一个可以赚钱的东西”。在他的第一本畅销书取得巨大成功后时间简史(1988),他的后期著作包括时间简史,我的简史, 重大问题的简要回答-主要由研究生和编剧拼凑而成。他的残疾是他名人的一个特点,他利用了这一点。他将自己的名字和计算机合成的声音借给了英特尔和英国电信的商业广告以及包括斯蒂芬·霍金的天才,与斯蒂芬·霍金一起走进宇宙史蒂芬·霍金与《勇敢的新世界》,甚至Stephen Hawking与干细胞世界. (“我一生都在探索宇宙的奥秘,但还有另一个宇宙让我着迷。那个藏在我们身体里的宇宙。”)因为他说话很少,而且困难重重,他的话似乎出自神谕。

尽管他的科学声明成为头条新闻,但它们经常是错误的,在过去的三十年里,他在物理方面几乎没有做什么真正的工作。塞夫写道:“霍金的科学专业知识通常与他的观点无关。”

例如,他多年来研究广义相对论和粒子物理学,并没有让他对人工智能的本质、太空旅行的需要或接触外星物种的愿望有任何特别的见解。然而,他非常乐意就这些主题发表长篇大论,仿佛他代表着科学共识。

由于他的沟通能力严重受损,他不得不长期自我剽窃,不断重复他的格言。至少有一名研究生指责他以自己的名义发表了她的作品。他与那种喜欢培养科学家的商业大亨交往,其中包括英国亿万富翁理查德·布兰森、俄罗斯寡头尤里·米尔纳和杰弗里·爱泼斯坦,后者后来被曝光为恋童癖者和性贩运者。(塞夫指出,“没有证据表明霍金做了任何不当行为,也没有证据表明,与其他许多科学家不同,霍金在指控公开后与爱泼斯坦有过任何接触。”)

乔伊斯·卡罗尔·奥茨(Joyce Carol Oates)曾为传记亚种提出“病理学”一词,意在贬低和贬低其主题。相反,作者无情地将一个巨人从基座上推倒,或在幕后揭露一个假巫师。病理组织学是“血清学的弱化,往往是一对好色的双胞胎。”

这不是那样的。塞夫没有进行病理检查。他想找到在神话中迷失的人类,所以他必须先削掉一个俗丽的外壳。最终他透露

一位重要的科学家,其重要性几乎被普遍误解;深受其害,也造成深重痛苦的人;一位名人科学家,他打破了前人的模式,从根本上改变了科学名人的概念。

斯蒂芬·霍金不是骗子,也不是伪装者;他早期在快速变化的宇宙学领域,尤其是黑洞领域的工作,是辉煌而有影响力的。1963年,21岁的他被肌萎缩性侧索硬化症击倒,在英国被称为运动神经元病,他被告知只有两三年的寿命。如果没有帮助,这个顽固而独立的灵魂很快就什么也做不了。他的生活变得极其艰难,而且维持起来非常昂贵。在接下来的五十年里,死亡似乎总是近在咫尺。

霍金喜欢聚光灯,他需要从名人那里流出来的钱来支付他的护理和生命支持,但名人使这位科学家黯然失色。赛义夫写道:“真实的霍金,一个一生致力于物理学的人,一个不仅渴望被同龄人也渴望被公众理解的人,在这张照片的背后几乎看不到。”。“这是一个令人烦恼、几乎自相矛盾的局面。”有一个科学故事要讲,霍金晚年的大部分时间都是为了掩盖这一点。

直到1967年,物理学家约翰·阿奇博尔德·惠勒(John Archibald Wheeler)在纽约市的一次演讲中推广了这个术语,我们所知的黑洞实体才得以命名。惠勒说,当一颗坍塌的恒星“像柴郡猫一样,从视野中消失时,黑洞就形成了。一颗只留下了笑容,另一颗只剩下了引力……光和粒子……进入黑洞只是为了增加其质量并增加其引力。”他说得好像黑洞是真的一样,但在那一点上,它们只是爱因斯坦方程所暗示的理论上的可能性。还没有发现这样的东西。

霍金当时是剑桥大学的一名研究生,刚与一位名叫简·王尔德的中世纪文学专业的年轻学生结婚。他已经开始出现疾病症状,并得到了严峻的预后,但他正在努力撰写宇宙学、整个宇宙及其起源科学的博士论文。强大的新仪器正在扩大天文学家的研究范围,但很难找到合适的研究对象。催化剂出现在1965年,当时伦敦大学的罗杰·彭罗斯(Roger Penrose)发表了一份数学证明,表明引力崩塌必须在其中心产生一种被称为“时空奇点”的怪诞现象。奇点是指有限的、可计算的量被无穷大所取代的点,比如无限密度或无限曲率。彭罗斯说,要么是“爱因斯坦的方程被违反了”,要么“时空概念失去了意义”。(他补充说,这些可能性是相互关联的,“区别部分在于心态”。)

霍金有一个想法,即使在现在看来也是惊人的大胆。他采用了彭罗斯使用的拓扑技术,并将其应用于整个宇宙。他改变了时间的方向,证明了,正如坍缩的恒星以奇点结束一样,膨胀的宇宙也必须以奇点开始。当天文学家发现宇宙大爆炸留下的微弱微波辐射时,霍金找到了一种从数学上描述其起源的方法。他可以公正地说,他已经找到了时间的开始。

霍金的奇点定理成为他博士论文的顶点,他开始与彭罗斯进行富有成效的合作。为了更好地理解黑洞的几何结构,他们将注意力集中在事件视界上,在这个区域之外,任何东西,包括光,都无法逃脱引力的牵引。视界没有物理形式;这是一个名义上的地方。霍金巧妙地重新定义了它,认为它是两个领域之间的边界——因果关系的中断。内在的事件永远不会影响外在。这使他得出了黑洞几何学的一个重要结果,即霍金面积定理。

然后,随着围绕黑洞的科学逐渐成熟,他做出了今天最重要的发现。虽然大多数宇宙学都建立在爱因斯坦相对论的基础上,但霍金也在考虑量子力学的作用,量子力学控制着最小尺度的行为。他意识到,在量子层面上,黑洞终究会辐射能量。赛义夫指出:“量子力学所固有的能量和时间的不确定性,确保了粒子在最小的尺度和最短的时间内不断地进出存在。”。“这些真空波动这就是为什么量子理论对空间的描述是泡沫般的、不断翻腾的,而不是相对论所说的平滑和连续的。”

起初,霍金本人并不相信任何东西都能逃脱黑洞的引力,他严厉批评了一位年轻的物理学家雅各布·贝肯斯坦,他认为黑洞应该具有与辐射相关的熵和温度-热力学量。但仔细计算,毫无疑问。在视界区域,真空的波动会导致粒子流远离黑洞。

最终,黑洞不仅会消失;它会爆炸。霍金宣称:“黑洞不是永恒的。”。“它们以越来越快的速度蒸发,直到在一次巨大的爆炸中消失。”在黑洞附近形成的粒子-反粒子对现在被称为霍金对,这种辐射被称为哈金辐射。就在几年前,霍金曾表示,贝肯斯坦谈论黑洞的温度是荒谬的。现在他写了一个公式:T=ħc3/8πGMk。它被刻在他位于威斯敏斯特教堂的坟墓上。

赛义夫曾写过六本关于科学的书,其中包括一本优秀的数字为零的“传记”。也许是受到霍金自己对时间倒转的爱好的启发,他以倒序的时间顺序安排了这本传记,从死亡和葬礼开始,到童年的零碎场景结束。哈罗德·平特(Harold Pinter)在他1978年的戏剧中在舞台上表演了这个技巧背叛这本书讲述了一段长达七年的爱情故事,但倒叙霍金的故事给读者带来了挑战,尤其是因为这也意味着要颠倒科学故事。结果先于原因,有时令人困惑。在阅读了关于霍金辐射和霍金面积定理是其先驱的争议之后,我们直到接近尾声才开始讨论它们。

霍金自己也变得落后了,就像F·斯科特·菲茨杰拉德(F.Scott Fitzgerald)的故事和大卫·芬奇(David Fincher)的电影中的本杰明·巴顿(Benjamin Button)一样。他的第二任妻子伊莱恩·梅森(Elaine Mason)于2006年与他离婚,虐待他,因此英国小报于2004年报道,1995年与他结婚,1990年与他同居,并于20世纪80年代成为他的护士。他五十岁了,“对于一个理论物理学家或数学家来说,这是一个成熟的晚年”,远远早于我们到达他的创作时期。

与此同时,我们看到了他的病情的残酷发展。他考虑过自杀,但没有办法做到。1985年,由于难以将空气吸入肺部,他进行了气管切开术,并插入了一根呼吸管,这需要护士时刻保持警惕:“这位物理学家几乎完全被锁在了里面。不会写字,不会说话,几乎无法移动,完全依赖于他无法沟通的人。”然后,他得到了一个定制的语音合成器,通过抽动面部肌肉来操作。回到过去:1979年他最后一次签名,1970年失去行走能力,1966年停止写作或打字。最后,一切都开始了,令人寒心的是,“有点笨拙,到处意外摔倒,系鞋带有点麻烦。”

当它到来时,这本书的核心发生了戏剧性的变化。到目前为止,我们已经很熟悉“一位自爱因斯坦以来从未见过的科学家巨星”。只有到那时,我们才发现“备受尊敬,即使不是非常著名,但仍在半默默无闻中工作的物理学家”。转折点是出版了时间简史1988年。四年前,霍金向班塔姆的彼得·古扎迪出售了这本书的百页手稿。古扎迪坦率地告诉赛义夫,“材料”是“干燥且不均匀的”,“写的时候对读者已经理解了很多物理和天体物理学的各种假设,在某些情况下,写得有点像中学水平。”古扎迪希望出售霍金的个人故事,并秘密聘请约翰·格里宾(后来与人合著了霍金的传记)提供帮助。霍金的几个研究生也加入了这个项目,写作、重组和改写。当然,这不是一部时间史。这是一部宇宙学的历史,从亚里士多德的同心球体到今天的大爆炸和膨胀宇宙模型,再加上一些关于理论的推测,特别是“大统一理论”,它可能将所有物理学简化为一个单一的方案。班塔姆最初印刷了40000份。已售出至少1000万台。

马丁·加德纳为《纽约评论》虽然他指出了一些错误,但他觉得这很“刺激”。 新闻周刊把霍金和他的书放在封面上。斯蒂芬·霍金(Stephen Hawking)的一个粉丝俱乐部出现在芝加哥,卖出了数千件T恤衫。纽约杂志,大卫·布鲁姆继续攻击:

一本像时间简史最终可能成为今年最畅销的非小说类书籍?

我认为,简单的答案是,矮脚鸡图书……知道在这种情况下保证畅销书的唯一方法是利用斯蒂芬·霍金的病来宣传他的书,这种方式充其量是无关紧要的,充其量也是可耻的。

在霍金的参与下,导演埃罗尔·莫里斯时间简史成为一部成功的电影,更多的是关于人而不是科学。(塞夫将其描述为一种巧妙的伪造,严重依赖剪辑库来提取“一个几乎静止的人身上最大可能的活力”)英国广播公司播放一部名为宇宙大师。 1990年,霍金花花公子他在采访中说,他现在“减少”采访,“回到研究上来”。严格来说,这不是事实。

对于一个工作的物理学家来说,很少有人意识到霍金的病情是多么的严重。有一种观念——霍金有意无意地鼓励了这一点——科学理论和发现像雅典娜一样从宙斯的头上全面发展起来;科学家只需要他们的身体在事后交流他们的工作。更典型的是,物理学家的工作是在写作中。大家都说,霍金有非凡的记忆力和强烈的视觉直觉;尽管如此,他在1999年承认“在我脑海中处理复杂的方程很困难。”塞夫写道:

霍金自己解决细节的能力越来越弱…。自从20世纪70年代初他失去了双手的使用能力,他就不能像其他人那样做数学了。他无法写出复杂的公式、涂鸦图表,甚至无法有效地存储瞬间的想法。这使得他很难操纵许多必要的数学公式或建立方程。

在研究生的帮助下,他继续发表论文,但他的输出更多的是以吸引注意力的预测、声明和猜测的形式出现。他以打赌出名。1975年,他与加州理工学院物理学家基普·索恩打赌,在天鹅座新发现的X射线源不会包含黑洞。是的,他付了(订阅阁楼杂志)十五年后。他打赌,假设的希格斯玻色子永远不会被发现;这是在2012年大张旗鼓地进行的。他特别喜欢猜测时间旅行。他提出了一个“年代学保护推测”,认为物理定律必须禁止时空循环,因为时空循环可能会让人进入过去。他写道:“还有强有力的实验证据支持这一推测,因为我们没有受到未来成群结队游客的侵扰。”。

在霍金参与的所有争议中,最重要的是黑洞信息悖论,这一争议持续了40年。这是简单的陈述。根据相对论方程,对于任何外部观测者来说,穿越视界进入黑洞的信息将永远消失。另一方面,根据量子力学,信息——关于量子物体的所有已知信息的总和——是一个神圣的量,必须随着时间的推移而保存。这一原理被建立在波函数中,波函数是计算量子力学中所有可以计算的东西的基本工具。波函数将信息一步一步地传递到未来,或者,随着时间倒转,传递回过去。这样可以保留因果关系并实现可靠的计算。如果信息丢失,齿轮可能会打滑。

正是霍金辐射造成了这场危机。只要黑洞是稳定和永久的,它们就可能把信息锁在里面。但是霍金辐射没有携带任何信息,所以当黑洞最终缩小并爆炸时,信息就消失了。

哥伦比亚大学天体物理学家詹娜·莱文在她的新书中写道:“霍金发动了一场反对公平合理宇宙的叛乱”黑洞生存指南“如果信息真的可以消失,而不仅仅是隐藏,那么量子力学就会有致命的缺陷。”这个问题搅乱了理论物理学,使相对主义者与粒子理论家对立起来。经过一段时间,霍金成功地取得了双方的胜利。1997年,他又与加州理工学院的约翰·普雷斯基尔(John Preskill)进行了一次广为宣传的打赌,认为黑洞确实会破坏信息。他一度猜测,信息可能会泄漏到一个与我们分离的婴儿宇宙中。然后,在2004年,他直言不讳地宣布:“我已经解决了黑洞信息悖论,我想谈谈它。”

他在都柏林参加了一个关于相对论的会议,吸引了大批观众,在会上,他改变了立场,放弃了赌注,并给了Preskill他的奖金(棒球百科全书)。他说,毕竟信息是被保存的。他大致了解了自己的数学方法,但没有令人信服的物理解释。“如果你跳入黑洞,”他说,“你的质量能量将以残缺的形式返回到我们的宇宙,其中包含了你的样子,但处于无法识别的状态。”这让观众感到困惑。即使是普雷斯基尔也不确定自己是否真的赢了赌注。霍金一年多后发表的正式论文也没有说服大多数物理学家。这个问题仍未解决。

不过,我们可以看到他为什么这么在乎。相对论和量子理论之间的紧张关系继续笼罩着现代物理学。在统一所有已知力的过程中,重力仍然是一个异常值。似乎不可能调和基本的数学形式。如果你是一个乐观主义者,冲突就是一个机会。赛义夫说:“霍金已经度过了他的一生。”,

在宇宙诞生之际,在黑洞边缘寻找理论冲突和破裂的边界,因为正是这些边界给科学家提供了比我们已知的更为深刻的、稍纵即逝的真理线索。

起初,这些边界地区促使霍金进行了富有创造性的发现;然而,后来,理论的冲突导致他强调统一的梦想,通常用大写字母表示,即万物理论。

霍金极力提倡万物论。他把它作为自己品牌的一部分。这是2014年埃迪·雷德梅恩(Eddie Redmayne)饰演霍金(Hawking)的传记片的标题。引人入胜的结局时间简史提出了一个完整的理论——一个最终的理论的前景:“这将是人类理性的最终胜利,这样我们才能了解上帝的心智。”在1998年的白宫活动上,霍金告诉与会的政要:

我们必须依靠数学美和一致性来找到终极的万物理论。尽管如此,我相信我们会在21世纪末发现它,而且可能会更快。我会以50-50的赔率打赌,从现在开始,这将在20年内发生。

他也会失去那个。这是一种傲慢,但它很畅销,这是他遗产的一部分。他向年轻的同事展示了如何追求伟大的理论和畅销书。霍金并不是唯一犯有霍金罪行的物理学家。

一切理论都是虚假的偶像。为什么我们看到的越多,宇宙就变得越复杂,它为什么要简化为一组方程式和公式?科学的意义不是圣杯,而是探索——探索和追问。让我们希望永远不会有最后的理论。正如普林斯顿物理学家、诺贝尔奖得主菲利普·安德森(Philip Anderson)曾对科学作家约翰·霍根(John Horgan)说的那样,“你永远不会理解一切。当一个人理解一切时,他就疯了。”

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