轮椅很小,宇宙很大

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  在英国伦敦泰晤士河北岸有一座著名的教堂——威斯敏斯特教堂,它可是英国的地标性建筑。在这座教堂中,有一个“科学家之角”,安放着历史上一些著名科学家的墓碑。2018年3月14日,著名物理学家斯蒂芬·霍金逝世,他的骨灰也被安放在“科学家之角”。霍金与牛顿、达尔文、卢瑟福、约瑟夫·汤姆逊等世界一流的科学家安息在一起时,不禁让人充满想象:这些为人类文明的进步做出了巨大贡献的科学家们在此比邻而居,在天堂中,他们会不会为了一个方程式争论许久呢?巧合的是,霍金出生当天正好是伽利略逝世300周年的纪念日:而他离开的这一天,又恰好是爱因斯坦的诞辰。也许他们之间奇妙的缘分还会在宇宙中延续,一起悠游在黑洞、白洞与虫洞之间……

  一个天才逝去,一个天才诞生。伽利略逝世300周年的这一天,霍金在英国出生了。在他的童年时期并没有显现出与同龄人太大的不同,但在中学时期,他的聪明才智逐渐显露,同学直称他为“爱因斯坦”。他喜欢琢磨电子机械,并能设计极为复杂的玩具,用一些从电话、录音机上拆卸下来的零件,就能焊成一台机器。中学毕业时,17岁的霍金顺利地考入牛津大学,很快便取得了一等荣誉学位,紧接着又到剑桥大学专攻宇宙学。

  在20世纪50年代左右,一些科学家对黑洞产生了极大的兴趣,掀起了研究黑洞的热潮。与此同时,正在剑桥大学读书的霍金却面临着一场艰难的自我奋战,年仅21岁的霍金不幸被诊断患有肌肉萎缩性侧索硬化症(即运动神经细胞病),这个病使得他走路、说话都越来越不协调。当时,医生诊断身患绝症的霍金只能活两年。随着病情的不断恶化,很快他便瘫痪在轮椅上,再也站不起来了。此时的霍金陷入了深深的绝望之中,在未来的岁月里,他只能眼睁睁地看着自己的体力不断衰退乃至死亡。这样的他还能把自己喜欢的宇宙学进行下去吗?面对绝症,他只能放弃吗?在被确诊后的几个月里,霍金为此苦恼着。
  两年的时光飞驰而过,霍金已经无法像正常人那样生活了,但幸运的是,虽然他的身体状况不断恶化,但他没有放弃,不愿向恶疾低头。或许他的身体无法恢复到从前,但他喜欢和热爱的研究却可以继续向前。就在此时,霍金的导师向他提出一个科研计划,就是当时令科学家们痴迷的黑洞问题。霍金沉迷其中,深入探究黑洞,他的博士论文研究的就是宇宙中的奇点,即黑洞的所有质量都集中在时空中的这个点上。他对黑洞的研究使他成为黑洞这一课题上最知名的专家。
  黑洞是现代天文学中极具挑战性的研究课题之一。美国物理学家惠勒最先创造了“黑洞”这个词,意指宇宙中一种引力极大的天体。根据爱因斯坦的相对论,任何东西都无法逃离黑洞,包括光。正因为这样,人们认为黑洞这个名字取得恰如其分,因为它吞噬了光,所以它自身也无法被看见。
  从1973年开始,霍金的兴趣开始转向量子力学和万有引力的微观行为。他提出了“黑洞并不黑”的理论,他认为,黑洞就像在太阳照射下会蒸发的雪人,黑洞虽然叫黑洞,但它并不是只会吞噬物质和能量,它还能释放辐射。霍金把他所研究的量子力学运用到黑洞理论中,得到了这样一个重大的发现。因此,黑洞释放的这种辐射就被称为“霍金辐射”。黑洞理论使量子论和热力学在“霍金輻射”中完美统一,而黑洞也如霍金所设想的那样,它的能量会随着辐射流失,质量也会越来越小,最终像阳光下的雪人一样消失得无影无踪。
  宇宙起源的问题已经困扰了科学家们几百年。20世纪80年代,麻省理工学院的古斯就提出了他的宇宙起源理论——暴胀模型。20世纪的天文观测表明,宇宙正处于不断膨胀的演化过程中,根据古斯的这个理论,整个宇宙在极短的时间里突然膨胀,然后从一个比质子还要小很多的大小暴胀到几十亿光年的跨度。这一理论与当时宇宙起源的理论相当吻合,霍金在对黑洞问题的不断探究中,提出黑洞会随着释放辐射而不断变小和变热,最后一刻以爆炸告终。在宇宙起源的问题上,霍金认为经典理论已经不能很好地解释宇宙了,他需要把量子理论引入对宇宙早期阶段的研究中。他曾说:“宇宙不需要一个造物主或‘上帝’,宇宙无须受任何外在于它的东西的影响。”按照他的量子力学理论,宇宙是由大爆炸产生的,它就是一个被压缩至无限小,密度却无限大的物质爆炸后的产物。霍金的研究为理解黑洞和宇宙本源奠定了基础,他也一直在这个领域不断进行探究。

  我的目标很简单,就是要完全理解宇宙,弄清楚它为什么是现在这个样子,以及它究竟为什么存在。
  ——斯蒂芬·霍金

  霍金除了在对黑洞的研究中提出的上述著名理论外,他还有很多惊人的观点,如“外星人真的存在”“时间旅行或许可以成真”“黑洞还有可能是其他宇宙的一个入口”,等等。

  霍金说:“在茫茫宇宙中,一定存在其他形式的生命。或许外星生命正盯着我们看呢。不管最终地球以外的智慧生命是否存在,现在该有人投入研究了。这个问题,我们必须要弄明白。”从他的讲述中,我们可以看到,霍金认为外星人是存在的,它们可能像科幻电影中描述的那样,如果知晓了地球的存在,有可能会对地球造成毁灭性的打击,所以霍金并不主张地球人主动向宇宙发出信息暴露自己。

  对于人类的未来,他还建议人类如果想延续自己的文明,最好的方式就是进行星际移民。他表示:“人类灭绝是可能发生的,但却不是不可避免的,我是个乐观主义者,我相信科学技术的发展和进步最终可以带领人类冲出太阳系,到达宇宙中更遥远的地方。”他还在微博上回应了关于“人类探索地外宜居星球和延续人类传统文化”的问题。
  我们可以看到,霍金的想法既新奇又浪漫,而他本人也是一位十分幽默、睿智的学者,他积极、乐观,热爱自己的事业,轮椅也没能禁锢他的思想。他的大部分作品,如《时间简史》《果壳中的宇宙》《大设计》等都是在轮椅上完成的。

  他曾說:“一个人,如果身体有残疾,就绝不能让心灵也跟着残疾”“虽然我行动不便,说话需要机器的帮助,但我的思想是自由的”。他的这些励志的话语打动了很多人,他的著作也令很多人对宇宙产生了兴趣,他的风趣幽默甚至都让我们忘记了他身体的不便。有人戏称他是最接近外星人的地球人,然而更多的时候,他称自己为“宇宙学家”,他对宇宙学的这份执着,也令他成为继爱因斯坦之后最杰出的理论物理学家。
  斯蒂芬·霍金,从浩瀚的宇宙中来,引领我们探索宇宙的奥秘后,又回到了宇宙中去……在他的办公室墙上写有这样一段话:“不管在什么时候,我们都不能忘记头顶的星空,要永葆好奇,永远前进。”

霍金大事记也是一份黑洞年表


  不管是奇定定理还是霍金辐射,霍金一生的科研成果都与黑洞有关。他的大事记,就是黑洞的大事记。
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