相知54年,霍金剑桥同门师弟撰文追忆

2022-03-14 08:24:23 | 浏览次数:

马丁·李斯爵士

马丁·李斯英国宇宙学家和天体物理学家。大学毕业于剑桥大学三一学院数学专业。随后在剑桥跟随导师邓尼斯·斯西亚马攻读天文学,于1967年获得博士学位。此间与霍金为同门师兄弟。1995成为皇家天文学家,2004-2012年担任三一学院院长,2005-2010年担任英国皇家学会会长。从20世纪60年代起,在对宇宙微波起源,星系起源和类星体等多方面都做出了重要贡献。

主要研究方向为:(1)高能天体物理学——特别是伽马射线爆发、星系核、黑洞形成和辐射过程(包括引力波);(2)宇宙结构的形成——特别是在宇宙“黑暗时代”末期以高红移形成的早期恒星和星系。(3)一般宇宙学问题。

英国当地时间2018年3月14日凌晨,科学巨匠史蒂芬·霍金去世,享年76岁。

由于霍金生前的影响力,全世界都在关注这个消息,并以不同的形式表达了对这位杰出科学家的哀悼。

霍金博士的同门师弟是英国皇家学会前会长、天体物理学家和宇宙学家马丁·李斯爵士。这位曾与霍金博士共事多年的爵士的笔下,我们看到了霍金博士许多不为人知的精彩故事,并得以一窥其伟大的灵魂。

以下为文章全文,进行了基于原意的修改:

那是在1964年时,我刚入剑桥读研后不久,便第一次遇到了霍金,他当时比我大两届,站不太稳,说话也很困难。那时他刚刚被诊为患有退行性疾病,医生认为他剩下的时间已经不长,可能还不够他读完博士。但他依然奇迹般地活到了76岁,并最终成为了一名伟大的数学家与物理学家。他有关时间,空间和宇宙,以及他个人经历的书籍畅销世界,在人类漫长的历史中留下了他的印迹。

霍金与马丁·李斯爵士

天文工作者一般会习惯于使用一些量级很大的数字,但我可以向你保证,在霍金收到他的“死亡通知书”后,没有什么数字能量化他这50年来创造的奇迹。

罗杰·彭罗斯
以色列理论家雅各布·贝肯斯坦

值得嵌刻在墓碑上的发现

对天文学家和宇宙学家来说,20世纪60年代令人激动。在这10年间,支持黑洞存在和大爆炸理论的证据开始逐渐浮现。

当时的霍金加入了一个颇为活跃的剑桥研究小组,该小组由邓尼斯·斯西亚马领导。斯西亚马是一位热情而到位的导师,他敦促霍金将重点放在一个新数学概念上,该概念由伦敦大学的罗杰·彭罗斯所提出的,并在当时的广义相对论研究中刚开始得到重视。

霍金在掌握了彭罗斯的理论后,迅速提出了对黑洞本质的一系列见解,以及我们所在的宇宙源于“大爆炸”后扩张过程的这一新论点。这一新颖的论点由霍金与另一位斯西亚马的学生乔治·埃利斯共同完成的,他们一起撰写了名为“时空的宏观结构《The Large-ScaleStructure of Space-Time》的论文。

霍金的理论中尤其重要的是,它让人们认识到黑洞的视界(将黑洞内部“不可逃脱”区域与外界隔开的一层“薄膜”)永远不会减少。后来,以色列理论家雅各布·贝肯斯坦借此进一步发展了与熵的概念。

而在随后的几十年里,霍金所提出的这些见解逐渐得到了实证支持,其中较为著名的一次是2016年黑洞碰撞所引发的引力波检测事件。

在霍金32岁的时候,他被选为英国皇家学会会员。那时候的他已经非常虚弱,以至于我们中的大多数人都认为他或许已经“到头了”。但实际上,这对当时的霍金来说还仅仅只是一个开始。

我们俩在同一栋建筑里工作,我经常会帮他把轮椅推进他的办公室,他会让我打开一本关于量子理论的深奥书籍——原子的科学,这并不是之前他所感兴趣的话题。他即便在不能自己翻页的情況下也时常会对着那本书静坐数个小时。

我曾一度很想知道,他的大脑究竟在思考着什么,或者他的能力是否已经开始“下降”。但就在一年之内,霍金提出了他一生中最为重要的想法之一,这个想法由一个公式体现,他甚至希望能把这个公式嵌刻在自己墓碑上。

《时间简史》与《万物理论》
霍金在《辛普森一家》中的形象

重大科学发现通常是指,发现迄今为止在概念上无关的现象之间的联系。就像牛顿认识到造成苹果下落的原因与使月球和行星保持在轨道上运动的原因相同一样,霍金的“尤里卡时刻”揭示了引力与量子理论之间的深刻而意想不到的联系:他预测黑洞不会完全是“黑色”的,而是会以一种特有的方式进行辐射。

雅各布·贝肯斯坦的黑洞具有“熵”的概念不仅仅是一个类比,这种辐射仅对那些质量小于恒星的黑洞来说具有重要意义,但至今还未有人发现这类黑洞的存在。

“霍金辐射”对数学物理学有着深远的影响,弦理论的主要成就之一就是证实了他的想法。在他首次提出改概念后40年的今天,“霍金辐射”仍是理论物理中争论的热点之一。

事实上,哈佛的理论物理学安德鲁斯特罗明格(Andrew Strominger,与霍金最近合作过的科学家)认为,这篇论文比历史上的任何一篇论文都要令理论学家更“难以入睡”。

他對“宇宙膨胀”理论同样做出了具有非常大影响力的贡献,许多人认为宇宙膨胀理论描述了我们宇宙的超早期膨胀阶段。在宇宙如何从初始的种子发展到最终的星系问题上,他独立提出是由量子涨落(有点类似于黑洞的“霍金辐射”)造成的。他在1982年主持的一次重要会议上对这些想法进行了彻底的探讨。随后,他同James Hartle与Thomas Hertog合作,进一步把20世纪物理学的两大理论——微观世界的量子理论和爱因斯坦的引力和时空理论联系了起来。

人生绚烂

2002年1月,霍金庆祝了他的60岁生日,对于所有的科学家来说,这是一个值得纪念的时间。

那一天,来自世界各地的数百名顶尖科学家前来庆祝霍金的生日,同时纪念庆祝他的研究发现,并花了一周时间讨论有关空间、时间和宇宙的最新理论。

对于霍金来说这才是他的“style”,既有科学还有庆祝。

活动最后,老顽童性格的霍金以乘坐热气球旅行的方式结束了他的生日庆祝。

霍金年轻时的照片,拿手帕的为霍金
霍金演讲

霍金活到60岁着实令人惊讶,在当时很少人能想到他还能继续走过16年的生命历程。

霍金的第70岁生日是在剑桥举行的一次国际科学家聚会上举行的,当时的他看上去仍旧有着些许活力。他的75岁生日则是通过互联网直播与几百万人庆祝的。

即便在过去几年里其身体有明显的虚弱,但他仍然能够借助他的发声合成器和精心准备的视觉图像,发表有趣的有时还会有些感人的演讲。

霍金的零重力体验

他一直在继续。直到他生前的最后一个10年,他仍然是许多学术论文的共同作者,在一些重要的国际会议上,你也能看到他活跃的身影。他在行动,他所做的事情,正是那些健康研究人员也希望能够尽早实现的梦想。

更令人感兴趣的,是他在美国宇航局(NASA)的航天器“呕吐彗星号”中“漂浮”的照片。他看起来非常开心,显然是因摆脱了自己研究了几十年的引力而欣喜不已,这些讨人厌的引力曾经是多么残酷地束缚着他的身体。

当霍金22岁时,悲剧降临到他身上。他被诊断出患有致命疾病,那时他对自己的期望降到了零。但正如他自己所说的,自那以后,一切所发生了的都将是财富。

他的一生如此成功,他的名字将载入科学史册,数百万人因他的畅销书而打开了宇宙视野。更重要的是,他惊人的意志、力量、决心,他的传奇人生都将鼓舞着人们勇于克服一切困难取得成就。

正如霍金本人所说的:无论生活多么糟糕,总有你能够做的事情。

(摘自美《深科技》)(编辑/莱西)

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