霍金:明星科學(xué)家是怎樣煉成的
發(fā)布時(shí)間:2018-06-23 來源: 人生感悟 點(diǎn)擊:
3月15日,物理學(xué)家斯蒂芬·霍金因病去世,享年76歲;艚鹗怯鴦虼髮W(xué)著名物理學(xué)家,現(xiàn)代最偉大的物理學(xué)家之一,著有《時(shí)間簡史》等書。約兩周前,霍金參加節(jié)目,被問:“每個(gè)人都想知道,大爆炸前宇宙是什么樣的?”他給出答案:“宇宙的邊界就是它沒有邊界,大爆炸前宇宙什么都沒有!
人們只知道這個(gè)人寫過《時(shí)間簡史》——一本可能是世界上最難看懂的暢銷書——全球銷量幾乎達(dá)到1000萬冊(cè),但是卻很少有人知道,他以“物理”的名義,賣出的書超過了麥當(dāng)娜的寫真集《性》。
無論如何,這是第一次,科學(xué)家的受歡迎程度擊敗了性感女星。這究竟是怎么回事呢?
普通的小時(shí)候
霍金的“傳奇人生”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周年紀(jì)念日;艚鸪錾谝粋(gè)典型的英國中產(chǎn)家庭,父母均為牛津大學(xué)畢業(yè)生,父親是醫(yī)生,母親婚后做家庭主婦。
除了那個(gè)極具偶然性的出生日期,小時(shí)候的霍金從未表現(xiàn)過什么驚人的天賦。不過,因?yàn)榉职鄿y試時(shí)發(fā)揮超常,霍金去了一個(gè)很好的班級(jí),結(jié)果,他的成績?cè)诎嗉?jí)從未排名上游,一般是在20名上下。
小時(shí)候的霍金還有個(gè)比較像小天才的癖好,喜歡玩具火車、輪船和飛機(jī),尤其喜歡把它們拆開,探究它們是怎樣運(yùn)行的。他自己認(rèn)為:“這是來自我對(duì)探究事物和控制它們的渴望!焙芏嗄旰,他感慨,“從我開始攻讀博士之后,這種渴求才在宇宙學(xué)研究之中得到滿足。”然而,他無法否認(rèn)的一點(diǎn)是,幼時(shí)的他只是經(jīng)常把東西拆開以窮根究底,對(duì)再把它們組裝回去卻束手無策。
12歲時(shí),兩位朋友用一袋糖果打賭,說霍金永遠(yuǎn)不可能成才。當(dāng)然,他們錯(cuò)了。不過,打賭正好也是霍金的愛好,但他經(jīng)常輸?shù)。他曾與某位科學(xué)家打賭:如果對(duì)方贏了,霍金替他訂閱一年的《閣樓》;如果霍金贏了,對(duì)方替他訂一年的《偵探》。16年后,賭局揭曉,霍金輸了,他卻很開心,因?yàn)榇驍∷,是自己的新理論?h3> 最抽象的和最基本的
做醫(yī)生的父親希望霍金去學(xué)醫(yī),但他不喜歡生物學(xué),因?yàn)槟莻(gè)學(xué)科不夠抽象,“過于敘述性并且不夠基礎(chǔ)!17歲那年,雖然“考得很糟”,他還是拿到了獎(jiǎng)學(xué)金,進(jìn)了牛津大學(xué)的大學(xué)學(xué)院。
大學(xué)學(xué)院不設(shè)數(shù)學(xué)專業(yè),霍金申請(qǐng)了物理學(xué),然而,仍然沒有什么火花在霍金與物理的碰撞中產(chǎn)生。在牛津的歲月里,他仍然沒有顯現(xiàn)任何“成才”的跡象,他的人生,仍然只是馬馬虎虎。
在牛津的4年間,他總共用功1000小時(shí),“平均每天1小時(shí)”。為了通過期終考,他選擇了理論物理,他說,那是為了“避免記憶性的知識(shí)”,還在考試前夜因緊張而失眠。成績不好,處于一等和二等的邊緣,需要面試。面試時(shí),一位考官問到未來計(jì)劃,霍金回答:我要做研究。最后,他拿到了一等的畢業(yè)成績。
霍金想研究的是宇宙學(xué)。在理論物理中,有兩個(gè)領(lǐng)域是最抽象也最基本的,一個(gè)是看不見摸不著的基本粒子,另一個(gè)是龐大的宇宙,霍金覺得粒子物理不如宇宙學(xué)抽象,前者更像生物學(xué),“科學(xué)家們能做的只不過是和植物學(xué)一樣把各種粒子分門別類。”
所以,霍金去了劍橋,“當(dāng)時(shí)的牛津沒人研究宇宙學(xué),而劍橋的霍伊爾卻是英國當(dāng)代最杰出的天文學(xué)家”——不仰望星空,只在紙上計(jì)算的宇宙學(xué),在當(dāng)時(shí)幾乎還沒有公開的合法地位。
迷茫
1960年代早期,主流物理學(xué)家傾向于認(rèn)為,宇宙是個(gè)“穩(wěn)恒態(tài)”,它就在那里,過去、現(xiàn)在、將來都是如此。而霍金最初申請(qǐng)的導(dǎo)師霍伊爾,正是“穩(wěn)恒態(tài)”理論的主要捍衛(wèi)者。他本能地不肯承認(rèn)宇宙有個(gè)開端,那是個(gè)太令人不安的假設(shè)。
但在當(dāng)時(shí),霍金到劍橋后,因?yàn)榛粢翣柕膶W(xué)生夠多了,霍金又不是特別突出,就被改派給了西阿瑪。西阿瑪讓霍金去研究“馬赫原理”,霍金卻覺得,“這個(gè)原理沒有很好的定義”,他更感興趣的是宇宙學(xué)和廣義相對(duì)論,就每周跑去聽課。
面對(duì)新的學(xué)科,霍金遇到的一個(gè)麻煩是:他的數(shù)學(xué)不夠好,因?yàn)樗谂=虻恼n程里沒有數(shù)學(xué)課。剛開始學(xué)廣義相對(duì)論時(shí),“只能聽懂它的語言和方程,并沒有真正領(lǐng)會(huì)這門學(xué)科。”就在他猶豫是否要繼續(xù)時(shí),在一個(gè)非常冷的圣誕假期,一件改變他一生的事情發(fā)生了。
滑冰時(shí),母親發(fā)現(xiàn),自己兒子在摔倒后要爬起來非常艱難;艚鹱∵M(jìn)了父親的醫(yī)院,住了3周,做各種檢查,目睹對(duì)面床上一個(gè)男孩死于肺炎。醫(yī)生告訴他,有一天,他會(huì)死于呼吸肌喪失功能,而他的壽命,也許只有兩年了。
拿著醫(yī)生開的維生素片,霍金回到學(xué)校,他覺得自己很倒霉,“也許已經(jīng)活不到博士畢業(yè)了!彼鲐瑝,聽瓦格納,“因?yàn)樗臀业哪┤蘸诎蹬d味相投”。渾渾噩噩中,霍金邂逅了一個(gè)叫簡·瓦格納的圓臉姑娘,并和她訂了婚。
很多年后,有人問簡,為什么要跟一個(gè)只有兩年壽命的人訂婚?她笑了笑,說:“那個(gè)年代,人人都說蘇聯(lián)的核武器兩年內(nèi)就會(huì)打過來!
轉(zhuǎn)折
為了結(jié)婚,霍金需要工作;為了找到工作,他得拿到博士學(xué)位。于是,平生第一次,他開始用功。在醫(yī)生宣判的死期臨近時(shí),霍金的廣義相對(duì)論學(xué)習(xí)有了點(diǎn)眉目,而且,他遇見了彭羅斯。
彭羅斯比霍金大11歲,他有相當(dāng)好的數(shù)學(xué)功底,當(dāng)其他人正在費(fèi)盡心思猜測求解方程時(shí),他引進(jìn)了一種新方法,不需要具體的求解方程,就能看出解的一些性質(zhì)。
根據(jù)愛因斯坦的理論,萬有引力與時(shí)空觀緊密相關(guān),在愛因斯坦看來,萬有引力最恰當(dāng)?shù)慕忉尣皇莻鹘y(tǒng)的力,而是時(shí)間和空間的彎曲。當(dāng)時(shí)空彎曲了,所有的物體走最短程的路徑,這些短程路徑看上去就像是引力作用在物體上而引起的。
黑洞就是時(shí)空彎曲的最有名的例子。在黑洞的周圍存在一個(gè)曲面,在這個(gè)曲面之內(nèi),光線的最短程線不會(huì)到達(dá)黑洞的外部。而彭羅斯證明,在大質(zhì)量天體塌縮成黑洞的過程中,必然存在一個(gè)點(diǎn),所有的塌縮物質(zhì)在這個(gè)點(diǎn)之后就沒有了路徑,用幾何的語言來說,這是幾何上的奇點(diǎn)。在普通人看來,這是毀滅之點(diǎn),因?yàn)樵娇拷@個(gè)點(diǎn),引力產(chǎn)生的拉扯力越大,最終歸于毀滅。從物理學(xué)的角度來看,在這個(gè)點(diǎn)上,所有的物理學(xué)定律不再適用——這也就可以理解,很多物理學(xué)家討厭這個(gè)點(diǎn),不承認(rèn)它的存在。
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