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    霍金:明星科学家是怎样炼成的

    来源:六七范文网 时间:2022-08-17 12:55:05 点击:

      3月15日,物理学家斯蒂芬·霍金因病去世,享年76岁。霍金是英国剑桥大学著名物理学家,现代最伟大的物理学家之一,著有《时间简史》等书。约两周前,霍金参加节目,被问:“每个人都想知道,大爆炸前宇宙是什么样的?”他给出答案:“宇宙的边界就是它没有边界,大爆炸前宇宙什么都没有。”
      人们只知道这个人写过《时间简史》——一本可能是世界上最难看懂的畅销书——全球销量几乎达到1000万册,但是却很少有人知道,他以“物理”的名义,卖出的书超过了麦当娜的写真集《性》。
      无论如何,这是第一次,科学家的受欢迎程度击败了性感女星。这究竟是怎么回事呢?

    普通的小时候


      霍金的“传奇人生”可以追溯到他的出生日期:1942年1月8日,那天正是伽利略逝世300周年纪念日。霍金出生于一个典型的英国中产家庭,父母均为牛津大学毕业生,父亲是医生,母亲婚后做家庭主妇。
      除了那个极具偶然性的出生日期,小时候的霍金从未表现过什么惊人的天赋。不过,因为分班测试时发挥超常,霍金去了一个很好的班级,结果,他的成绩在班级从未排名上游,一般是在20名上下。
      小时候的霍金还有个比较像小天才的癖好,喜欢玩具火车、轮船和飞机,尤其喜欢把它们拆开,探究它们是怎样运行的。他自己认为:“这是来自我对探究事物和控制它们的渴望。”很多年后,他感慨,“从我开始攻读博士之后,这种渴求才在宇宙学研究之中得到满足。”然而,他无法否认的一点是,幼时的他只是经常把东西拆开以穷根究底,对再把它们组装回去却束手无策。
      12岁时,两位朋友用一袋糖果打赌,说霍金永远不可能成才。当然,他们错了。不过,打赌正好也是霍金的爱好,但他经常输掉。他曾与某位科学家打赌:如果对方赢了,霍金替他订阅一年的《阁楼》;如果霍金赢了,对方替他订一年的《侦探》。16年后,赌局揭晓,霍金输了,他却很开心,因为打败他的,是自己的新理论。

    最抽象的和最基本的


      做医生的父亲希望霍金去学医,但他不喜欢生物学,因为那个学科不够抽象,“过于叙述性并且不够基础。”17岁那年,虽然“考得很糟”,他还是拿到了奖学金,进了牛津大学的大学学院。
      大學学院不设数学专业,霍金申请了物理学,然而,仍然没有什么火花在霍金与物理的碰撞中产生。在牛津的岁月里,他仍然没有显现任何“成才”的迹象,他的人生,仍然只是马马虎虎。
      在牛津的4年间,他总共用功1000小时,“平均每天1小时”。为了通过期终考,他选择了理论物理,他说,那是为了“避免记忆性的知识”,还在考试前夜因紧张而失眠。成绩不好,处于一等和二等的边缘,需要面试。面试时,一位考官问到未来计划,霍金回答:我要做研究。最后,他拿到了一等的毕业成绩。
      霍金想研究的是宇宙学。在理论物理中,有两个领域是最抽象也最基本的,一个是看不见摸不着的基本粒子,另一个是庞大的宇宙,霍金觉得粒子物理不如宇宙学抽象,前者更像生物学,“科学家们能做的只不过是和植物学一样把各种粒子分门别类。”
      所以,霍金去了剑桥,“当时的牛津没人研究宇宙学,而剑桥的霍伊尔却是英国当代最杰出的天文学家”——不仰望星空,只在纸上计算的宇宙学,在当时几乎还没有公开的合法地位。

    迷茫


      1960年代早期,主流物理学家倾向于认为,宇宙是个“稳恒态”,它就在那里,过去、现在、将来都是如此。而霍金最初申请的导师霍伊尔,正是“稳恒态”理论的主要捍卫者。他本能地不肯承认宇宙有个开端,那是个太令人不安的假设。
      但在当时,霍金到剑桥后,因为霍伊尔的学生够多了,霍金又不是特别突出,就被改派给了西阿玛。西阿玛让霍金去研究“马赫原理”,霍金却觉得,“这个原理没有很好的定义”,他更感兴趣的是宇宙学和广义相对论,就每周跑去听课。
      面对新的学科,霍金遇到的一个麻烦是:他的数学不够好,因为他在牛津的课程里没有数学课。刚开始学广义相对论时,“只能听懂它的语言和方程,并没有真正领会这门学科。”就在他犹豫是否要继续时,在一个非常冷的圣诞假期,一件改变他一生的事情发生了。
      滑冰时,母亲发现,自己儿子在摔倒后要爬起来非常艰难。霍金住进了父亲的医院,住了3周,做各种检查,目睹对面床上一个男孩死于肺炎。医生告诉他,有一天,他会死于呼吸肌丧失功能,而他的寿命,也许只有两年了。
      拿着医生开的维生素片,霍金回到学校,他觉得自己很倒霉,“也许已经活不到博士毕业了。”他做噩梦,听瓦格纳,“因为他和我的末日黑暗兴味相投”。浑浑噩噩中,霍金邂逅了一个叫简·瓦格纳的圆脸姑娘,并和她订了婚。
      很多年后,有人问简,为什么要跟一个只有两年寿命的人订婚?她笑了笑,说:“那个年代,人人都说苏联的核武器两年内就会打过来。”

    转折


      为了结婚,霍金需要工作;为了找到工作,他得拿到博士学位。于是,平生第一次,他开始用功。在医生宣判的死期临近时,霍金的广义相对论学习有了点眉目,而且,他遇见了彭罗斯。
      彭罗斯比霍金大11岁,他有相当好的数学功底,当其他人正在费尽心思猜测求解方程时,他引进了一种新方法,不需要具体的求解方程,就能看出解的一些性质。
      根据爱因斯坦的理论,万有引力与时空观紧密相关,在爱因斯坦看来,万有引力最恰当的解释不是传统的力,而是时间和空间的弯曲。当时空弯曲了,所有的物体走最短程的路径,这些短程路径看上去就像是引力作用在物体上而引起的。
      黑洞就是时空弯曲的最有名的例子。在黑洞的周围存在一个曲面,在这个曲面之内,光线的最短程线不会到达黑洞的外部。而彭罗斯证明,在大质量天体塌缩成黑洞的过程中,必然存在一个点,所有的塌缩物质在这个点之后就没有了路径,用几何的语言来说,这是几何上的奇点。在普通人看来,这是毁灭之点,因为越靠近这个点,引力产生的拉扯力越大,最终归于毁灭。从物理学的角度来看,在这个点上,所有的物理学定律不再适用——这也就可以理解,很多物理学家讨厌这个点,不承认它的存在。

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