- 霍金的宇宙:現代物理和天文學的故事
- (英)戴維·費爾津
- 4373字
- 2021-12-29 18:36:36
導言 尋舟出航
這里不是一個我們經常聚會的地方。牛津大學橄欖球隊的八名隊員,其中包括我自己,正緊張地坐在學校的這只雖然有些舊但是仍然漂亮的賽艇上,等待著參加我們的第一次劃船比賽。這支隊伍是一個不同類型學生的奇怪組合,唯一相同之處是每個隊員都身穿藍色加金色的運動衫。不知什么原因使我們幻想著,必定有人會幫助我們成為一支大獲全勝的金牌隊。
我忽然發現了和我們在一起的另一個人。他的個子矮一些,沒有穿和我們一樣的橄欖球運動衫,戴一副深色的牛角框眼鏡再加一頂干凈的麥秸編的草帽。
“那是誰?”我問我旁邊的人。
“霍金,斯蒂芬·霍金。他是我們的舵手。”
“有點像個花花公子,”有人壯著膽子說,“不過他聰明絕頂。物理系二年級學生。”
我模糊地記得好像在學校飯廳里吃晚飯時見到過他走過大廳,并聽到過他的聲音。但除此之外對他毫無了解。此時斯蒂芬·霍金坐在船的一頭,我坐在船的另一頭,并沒有說話的機會。
在正式比賽之前我們訓練過三次,訓練中必須學會很多東西。我忘記了當時的教練是誰,可這不重要,只記得他教我們非常賣力。可是我覺得教練和我們八個人都明白我們這個隊不比別人占有優勢,可我們當中只有斯蒂芬·霍金信心十足。他在掌舵時大聲喊叫著鼓勵我們,不讓我們放棄任何努力,在比賽的第一天他使我們相信了我們這個隊還是大有希望的。
在河道的狹窄處,沒有足夠的寬度讓參加比賽的船并肩前進。所以比賽是“追撞”比賽。每一只船都努力追趕前面的船,同時又被后面的船追趕。后面船上擔當舵手的人要敏捷地引導所在的船撞一下前面的船,然后兩只船就同時靠向河邊退出比賽。
第二天在比賽的起始點兩只船就交換一下位置,所以在四天比賽中一只表現出色的船就可以晉階四強。
在比賽的出發點上,我們占有從去年學校的橄欖球八人隊那里繼承下來的相當靠后的位置。在發令員的槍響以后,斯蒂芬·霍金指揮我們以極快的速度出發,這使得后面的船不能追上我們并與我們相撞。但我們并沒有急于追上在我們前面的船,這只船趕上并撞擊了在它前面的船。斯蒂芬巧妙地掌舵,避免我們被后面的船所“襲擊”。突然,后面的船停了下來。原來它被在它后面的船撞上了。
1962年,牛津大學八名橄欖球隊員組成的劃船隊。左二是戴維·費爾津。右一是斯蒂芬·霍金,他是這只船的舵手,身著與眾不同的船員用帽子和醒目的上衣。
斯蒂芬開始暗示我們看到了勝利的曙光。他知道我們周圍沒有別的船,因此可以免于被襲擊了。我們中的其他人也都意識到,看來我們可以也必須劃完全程了。由于前面還有很長的距離,我們自然地開始稍微地歇一歇。但斯蒂芬卻一點也沒有放松,他指揮我們繼續全速前進,直到我們一個個都筋疲力盡地到達終點為止。這使得我們第二天在河上的同一位置繼續這場比賽,而且重復前一天的整個賽程。
可是我們很快就“學乖”了。在后來的三天里,為了避免再次劃完全程之苦,我們故意讓我們的船早早地被別的船撞上。
但是想到斯蒂芬為我們的目標所做出的努力,我記得我為此模模糊糊地感到有些內疚,可我的負疚感后來在校園生活中很快地又消失了。同樣的感覺變化也發生在我與斯蒂芬的接觸中。但我難以忘卻那在草帽和眼鏡之下的年輕人的堅毅的性格及在比賽中必勝的信念。
后來我沒有再遇到斯蒂芬。我以實習生的身份到了BBC(英國廣播公司)工作,埋頭于電視節目的制作,那時我只知道斯蒂芬去了劍橋攻讀理論物理博士學位。我開始不時聽到關于他的各種消息,包括后來我獲悉斯蒂芬得了遺傳病。他可能知道這種病會導致他失去對全身肌肉的控制,這是一種可怕的預后(根據癥狀對病癥的經過和結果所作的預測),對任何人來說都難以接受。但是斯蒂芬的必勝信念和無比堅強的意志會幫助他無畏地承受這突如其來的打擊。我已經聽說,斯蒂芬說他的疾病在某種意義上成了他的一種動力,使得他認真考慮在一生中還能做些什么。斯蒂芬意識到,疾病給他帶來的挑戰與其說是身體上的,不如說是心理上的。
很多人都熟悉斯蒂芬與疾病做斗爭的不同尋常的故事。他不得不在輪椅上生活,氣管被切開而且失音。但是他仍然保持著敏捷的思維。借助固定在輪椅上的計算機和一部語音合成器,他的研究工作在繼續進行。依靠手指在一個壓力墊上的輕微運動,斯蒂芬可以移動計算機屏幕上的鼠標,從一個專門的數據庫中來選擇單個詞語甚至整個句子;如果需要的話,他也能拼寫出一個個單詞。這樣,斯蒂芬能在計算機上寫出從妙趣橫生的笑話到講義,甚至整本的書。如果他想說話,他就啟動他的語音合成器來宣布他都寫了些什么。
你也許會設想這可能會導致某種缺乏個性的談話。事實上,斯蒂芬已經非常聰明地學會了怎樣通過沒有情感的計算機來充分地表達自己。為了節省時間,他喜歡使用簡單而切題的句子。這種簡單的句子在最初也許會給人以不耐煩或心不在焉的感覺;可是很快地,跟隨著充滿魅力的語匯和優雅的陳述,你就會意識到這其實是一種迅速表達出中心論點的高效率的敏捷才思。特別是他具有敏銳的幽默感。我記得有一次在美國麻省理工學院,斯蒂芬被介紹給一群頗有身份的聽眾。院長首先熱情地介紹了斯蒂芬的科學成就,然后斯蒂芬靈活地操縱著輪椅進來了,全體聽眾起立并長時間地鼓掌歡迎。當掌聲最終停下來后,是一片含蓄的寂靜,聽眾們在等待斯蒂芬的不同尋常的致辭。斯蒂芬非常精確地掌握著節奏,打開了他的美國制造的語音合成器,只用了短短的不到10個單詞,他就贏得了這群有著不尋常智慧的聽眾的心:“上午好!”斯蒂芬說,“我希望你們喜歡我的美國口音”。
他的堅毅性格會使人很快忘記他身體的殘疾而頓生贊賞之情,他的學術成就使得他成為著名的科學家而相形之下他身體的殘疾卻變得暗淡失色。作為劍橋大學的盧卡斯講座的數學教授,他和他的前任們有著同樣的出類拔萃和光輝奪目的智慧與心靈。
這些前任中有本書將要提到的,并且在幾乎任何一本涉及物理學史和宇宙學史的書中都要提到的伊薩克·牛頓和保羅·狄拉克。像他們一樣,斯蒂芬在科學上的貢獻已使他自己在科學史上占有一席之地。斯蒂芬不像一些人那樣,雖然做出了杰出的科學成就,但其成就卻遺憾地不為一般公眾所理解。斯蒂芬決心要使更多的人懂得宇宙學。為了通俗易懂,他在寫《時間簡史》時,決心不使用通常被認為對宇宙學研究是最重要的數學語言。在《時間簡史》的序言中霍金解釋說,有人曾經半開玩笑地警告他,在他的書中,他每引用一次數學方程,他就要失去讀者人群的一半。所以在這本書中他只允許自己引用一個數學方程(愛因斯坦的E=mc2)。即使如此霍金也流露出了他的擔心,他不無幽默地說,看來這已經使書的銷量減少了50%。
實際上霍金的擔心是多余的,《時間簡史》取得了極大的成功。在許多年中,《時間簡史》一直是全球范圍的暢銷書。已經有了兩三部關于《時間簡史》作者霍金的電視片,但其中卻沒有一部能夠很好地駕馭有關的科學內容。作為BBC電視臺的科學和專欄節目負責人,我當時在策劃一個新的專題。為此,我決定在牛津一別30年后再次會見斯蒂芬·霍金。
走進斯蒂芬·霍金所在的系那座樸實無華的建筑物,我的心情有些惴惴不安。不管怎么說,上次我見到他時他還是完全健康的,我感到難以預見會有什么情況發生。可是事實證明我的擔心是多余的。當我坐在他的身邊、看著他想說些什么就把什么用手通過鍵盤輸入計算機時,很快就得以放松下來。任何兩個正常人的談話,都要比等待語音合成器來“說”出他輸入到計算機中的內容快得多。有時在他輸入完一句話中的全部單詞之前,我就能猜出他要說的大致意思;在我感覺到我們在某一問題上出現共識時,禁不住要打斷他正在做的而馬上表達出來。斯蒂芬對我的有些性急的舉動泰然處之,然而他也確有妙招使我這種本能的沖動歸于平靜。當他想輸入完一個句子而避免被我中途打斷時,他就啟動語音合成器果斷地發出一聲“是的”,這一招還真的收到了奇妙的效果。
斯蒂芬·霍金當選為劍橋大學岡維爾盧卡斯學院的研究員。安裝在他的輪椅前部的是他用過的一種型號的語音合成器。
在這次訪談結束時斯蒂芬表示,他對再制作諸如“在一個殘疾的身體中隱藏著一個才華橫溢的頭腦”這類內容的電視片毫無興趣,而只關心電視片是否以科學內容為主題。我告訴他我同意他的觀點,并且說我認為要一步步地清晰地揭示出宇宙的奧秘,可能需要多達六集電視紀錄片。那么節目又該怎樣分集和表達呢?我傾向于使用一個類似《愛麗絲漫游奇境》中的主人公式的人物,讓她作為一個天真又無知的小學生,在旅行中向一個又一個的宇宙學權威提出所有重大的基本問題。斯蒂芬對我的這個想法有些不以為然。他傾向于使用例如伽利略這樣的歷史人物作為主要的提問者。他的根據是,伽利略對宇宙的認識,多少類似于今天一般公眾對宇宙的認識。電視片可以讓伽利略作為外行觀眾的代表對現代觀點進行檢驗。我和斯蒂芬達成了共識,我去寫六集連續電視紀錄片的腳本,然后再由斯蒂芬過目。
我很快地就埋頭于這項工作中。給斯蒂芬寫紀錄片腳本,要比在BBC的繁雜的人際關系中做出某些困難的管理方面的決斷令人心情愉悅得多。過了不久我就意識到,我實際上是很想擺脫原來的管理工作崗位而回歸于創作工作。我絕不打算把這項有新鮮創意的工作交給別人,這是我真正自己想做的那種事情。
試著去回答那些貌似簡單而實際上涉及廣泛又極具基礎性的問題,這件事有很強的誘惑力。諸如“為什么我們會待在這里?”“宇宙的本質是什么?”“萬事萬物是怎樣開始的?”“宇宙將怎樣結束?”等等都是最基本的問題。在給出一個問題的答案時經常又會引出一系列新的問題。而且就算是不超越人們的理解能力,答案也往往令人目瞪口呆。還有就是答案有時不僅不能解決問題,反而使問題更復雜了。比如要理解黑洞和時間翹曲就必須先懂得引力理論和量子力學,而后二者解釋起來恰恰是同樣困難的。這有點像剝一個洋蔥頭。每當你揭下了一層,你就必須接著面對更下面的層次。這種一層層可揭下去的結構似乎是無窮無盡的。
我終于理解了這一點。我不得不從“洋蔥”的中間部分開始一層層“揭”起,而不是從它的最外層開始。假如你對宇宙完全一無所知,那么你如何還會想揭示宇宙的奧秘呢?我們的全部知識必須是從某一點上開始,然后一步步地發展起來,進入到今天的在很大程度上數學化了的宇宙學研究。假如像我本人一樣的門外漢也可以一步步地重復這一發展進程的話,那么可以肯定其中每一步都已經被闡述得清清楚楚。
沿著上述的思路越來越多地審視我的對象,我發覺我對事情就看得越來越透徹。現在我知道我必須做些什么了。當斯蒂芬贊同、BBC也同意我提前退休來集中精力撰寫紀錄片腳本和本書時,一切必需的條件都就位了。我們有了一個計劃,有了一只即將出航的船,斯蒂芬將再一次為它掌舵導航。我將作為一個完全的初學者再次搏擊水上。但這一次我下決心一定堅持到航程的終點,不管這次的賽程有多么漫長和困難重重。
自然界早就用一種特別的方式警示人類的祖先,宇宙是被一種超越人類所能理解的力所控制著。
閃電所產生的電流比在我們的家庭中使用的最強的電流還要強數千倍。