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霍金逝世一周年:关于人类和宇宙,他离开前留下了这些最后答案(上)
发布时间:2019-03-14 10:01:51 浏览次数:316

来源:《新京报书评周刊》2019年3月14月

      今天是史蒂芬•霍金逝世一周年纪念日。2018年3月14日,这位举世闻名的物理学家、剑桥大学教授走完了他传奇的一生,终年76岁。

霍金逝世一周年:关于人类和宇宙,他离开前留下了这些最后答案(上)

史蒂芬•霍金(1942年1月8日-2018年3月14日)

      在霍金生前,科学家、科技企业家、高级商业人士,甚至政治领袖和公众经常问及他对一些“大问题”的看法,他以演讲、采访和散文的形式进行回答,这些回答被保留在一份巨大的个人档案里。

      他的遗著《十问:霍金沉思录》(英文版为Brief Answers to the Big Questions)的内容都来自该档案。根据霍金女儿露西•霍金的说法,这是霍金“在地球上的最后一年所做的一个项目”,“他的想法是将他的当下写作集结成书”。但霍金本人未能完成这项工作,在霍金逝世后,该书内容在他的学术同事、家人和史蒂芬•霍金遗产管理机构的合作下完成。

      我们为什么必须问大问题?为什么人类一直想知道这些问题的答案?在书中,霍金讲述了他一直以来对物理学、宇宙学、宇宙和人类未来的着迷,他希望通过自己掌握的理论物理,去回答一些问题,接近终极的答案。尽管对大多数人来说,科学知识总是显得过于复杂,但霍金希望自己能“将其基本思想以清晰的方式,并且不用方程式来呈现,大多数人还可以理解并欣赏”,这是他毕生努力去做的事。

      我们从《十问:霍金沉思录》中整理了霍金对其中几个问题的回答,尽管限于篇幅,无法如书中那样展开他进行论述的全文,但依然能从中读到霍金对宇宙、对人类未来的热情和关切,以及对科学精神的信仰。这些回答中的一些观点,在发表之初就曾引发争议,但是,它仍然是我们这个星球上弥足珍贵的思考者的声音。

 霍金逝世一周年:关于人类和宇宙,他离开前留下了这些最后答案(上)

年轻时的霍金在剑桥校园中

原作者  |  史蒂芬•霍金

整合  |  小盐

“我可能是世界上最著名的科学家之一,

部分原因是因为我符合残疾天才的刻板印象”

      尽管我有残疾,但我如何成为理论物理学家和畅销书作家(指1988年以来《时间简史》的成功——编注)。对我的同事们来说,我只是另一位物理学家,但对于更广泛的公众,我可能是世界上最著名的科学家之一。部分原因是科学家除了爱因斯坦外,并不是广为人知的摇滚明星,部分原因是因为我符合残疾天才的刻板印象。我不能用假发和墨镜伪装自己—— 轮椅使我暴露无遗。众所周知且容易识别有其优点,也有其缺点,但优点远远超过缺点。人们似乎真的很高兴见到我。 2012 年我在伦敦为残奥会开幕时,我拥有了我有史以来最多的观众。

霍金逝世一周年:关于人类和宇宙,他离开前留下了这些最后答案(上)

2012年8月,在伦敦残奥会开幕式上作为嘉宾的霍金

      我在这个星球上过着一种非凡的生活,我利用奇思异想和物理定律穿越宇宙。我到过银河系最远处,旅行进入过黑洞,还返回过时间的起始。在这个地球上,我经历了高潮和低谷、动荡与安宁、成功和痛苦。我遭遇贫穷,享用富裕,曾经矫健,又身患残疾。我既受到赞扬,也受到批评,但从未被忽视过。通过我的研究,我极端荣幸地能够为人类对宇宙的理解做出贡献。但如果宇宙中不存在我所爱且爱我的人,那的确会是一个空虚的宇宙。没有他们,它的一切奇迹都对我毫无意义。

      在所有这一切结束时,我们人类自身作为自然界的基本粒子的集合,已经能够理解制约我们和我们宇宙的规律,这是一个伟大的胜利。我想分享我对这些重大问题的激动以及我对此探索的热情。

      有朝一日,我希望我们能够知道所有这些问题的答案。但还有其他挑战,必须回答地球上的其他重大问题,这些也需要新一代感兴趣和参与,而且他们还得对科学有所了解。我们将如何养活不断增长的人口?如何提供干净的水、产生可再生能源、防止并治愈疾病、减缓全球气候变化?我希望科学技术能够回答这些问题,但需要人,有知识和理解的人,去实施这些解决方案。让我们为每个女人和男人奋斗,为了让他们都能过上健康、安全,并充满了机会和爱的生活。我们都是时间旅行者,让我们一起踏入未来。让我们共同努力,使这个未来成为我们想去访问的地方。

       勇敢、好奇、坚定、战胜困难。我们一定能够做到。

没有谁创造宇宙,

也没有谁指引我们的命运

       问:上帝存在吗?

       史蒂芬•霍金:科学正在越来越多地回答曾经是宗教领域的问题。宗教是回答我们都问的问题的早期尝试:为什么我们在这里,我们来自何方?很久以前,答案几乎总是千篇一律:众神创造万物。世界是一个可怕的地方,所以即使像维京人一样强硬的人也相信超自然的存在,由此来理解诸如闪电、风暴、日食、月食等自然现象。如今,科学提供了更好、更一致的答案,但人们总是依附宗教,因为它给予了安慰,而他们不信任或不理解科学。

       几年前,《泰晤士报》在头版刊登了一篇文章,标题是:“霍金说:上帝并未创造宇宙。”文章附有插图。上帝的形象取自米开朗基罗的一幅画,显得拥有雷霆万钧的威力。他们印了一张我显得颇为自得的照片。他们让我们看起来像是在进行一场决斗。但我对上帝不抱怨恨。我不想给人留下这样的印象,似乎我的研究是关于证明或反驳上帝的存在。我的研究是要找到理解围绕我们四周的宇宙的合理框架。

       几个世纪以来,人们认为像我一样的残疾人是生活在上帝的诅咒之下的。好吧,我想我可能使那里的某位感到不高兴,但我更愿意认为,一切都可以由自然定律给予另一种解释。如果你像我一样相信科学,你就会相信存在永远得遵守的一些定律。如果你愿意,你可以说这些定律是上帝的杰作,但那更是对上帝的定义,而非对其存在的证明。

       现在剩下的一个领域,宗教可以有发言权的是宇宙的起源,但即使在这里,科学也正在取得进展,应该很快就能提供关于宇宙如何开始的确切答案。我出版了一本书,询问上帝是否创造了宇宙,引起了一些轰动。对科学家在宗教问题上居然说三道四,人们感到不快。我不想告诉任何人该相信什么,但对我而言,问上帝是否存在是一个有效的科学问题。毕竟,很难想象一个比什么或谁创生了并控制宇宙更重要或更基本的奥秘。

       根据科学定律,我认为宇宙是自发地从无创生出来的。不管宇宙的复杂性和多样性,制造一个宇宙其实只需要三种成分。试想我们可以在某种宇宙食谱中列出它们。那么我们烹饪宇宙所需的三种成分是什么?首先是物质——有质量的东西。物质就在我们身边,脚下的地中和太空外面。灰尘、岩石、冰、液体。巨大的气体云、恒星的巨大螺旋,每个都包含数十亿个太阳,向外延伸到令人难以置信的距离。

       你需要的第二种成分是能量。即使你从未思考过它,我们也都知道能量是什么。那是我们每天都遇到的东西。仰望太阳你可以在脸上感受到它:那是9300万英里(1英里=1.609千米)外的一个恒星产生的能量。能量渗透宇宙,这是它驱动使宇宙永远充满活力,并不断变化的过程。

       这样我们有了物质,我们有了能量。为了建立宇宙,我们需要的第三种成分是空间。很多空间。你可以说宇宙有很多品质——可怕、美丽、暴烈。但有一个品质和它毫不相干,就是狭窄。无论我们朝哪里看,我们都看到空间,更多空间,更多更多的空间。空间向所有方向伸展。它足以使你头晕。那么所有的这一切,物质、能量和空间又是从何而来呢?直到20世纪我们才明白。

 霍金逝世一周年:关于人类和宇宙,他离开前留下了这些最后答案(上)

阿尔伯特•爱因斯坦(Albert.Einstein,1879年3月14日—1955年4月18日),出生于德国符腾堡王国乌尔姆市,毕业于苏黎世联邦理工学院,犹太裔物理学家。霍金的忌日与爱因斯坦的诞辰纪念日是同一天,3月14日。

       答案来自一个人的洞察力。此人可能是有史以来最杰出的科学家。他的名字叫阿尔伯特•爱因斯坦。遗憾的是,我从未见到他,因为他去世时我才13岁。爱因斯坦意识到某种极其非凡的东西:制造宇宙所需的两种主要成分,质量和能量,基本上是一个东西,如果你愿意的话,可以说两者是同一枚硬币的两面。他著名的等式E=mc²只是意味着质量可以被认为是一种能量,反之亦然。所以我们现在可以说,宇宙并没有三种成分,它仅有两种成分:能量和空间。那么,所有这些能量和空间又是从何而来的呢?科学家经过数十年的研究后找到了答案:空间和能量是在我们现在称为大爆炸的事件中自发产生的。 

       在大爆炸的那一刻,整个宇宙出现,伴随着空间。这一切都胀大,就像气球被吹大一样。那么所有这些能量和空间从何而来?这充满能量的整个宇宙,这极端广袤的空间及其包容的万物,如何无中生有?对于一些人来说,这是上帝重新进入角色之处。正是上帝创造了能量和空间。大爆炸是创生的时刻。但科学讲的是另一个故事。

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第二次世界大战后的英国城市

       我于第二次世界大战后在英国长大,那是一个节衣缩食的时期。我们被告知你永远不会无代价地得到任何东西。但现在,经过一生的研究,我认为实际上可以免费获得整个宇宙。 

       宇宙大爆炸核心的巨大神秘之处在于,解释不可思议的、巨大的、拥有空间和能量的整个宇宙如何能无中生有。其秘密在于我们的宇宙最奇怪的一个事实。物理定律要求存在某种叫作“负能量”的东西。 

       为了帮助你理解这个奇怪的但很关键的概念,让我借鉴一个简单的比喻。想象一下,一个人想在平地上建造一座小山。那座山将代表宇宙。为了造这座小山,他在地上挖了一个洞并用土来堆他的山。当然他不只是在建一座小山,他还挖了一个洞,实际上是山的一个负版本。那个洞里面的东西现在已经变成山丘,所以这一切都完美地平衡。这就是宇宙开端背后的原理。 

       大爆炸产生了大量的正能量,它同时也产生同样多的负能量。通过这种方式,正的和负的加起来总是为零。这是自然的另一个定律。 

       那么今天这些负能量在哪里呢?它在我们宇宙食谱中的第三种成分中:它在空间中。这可能听起来很奇怪,但根据引力和运动的自然定律——科学中最古老的那些定律——空间本身就是一个巨大的负能量仓库,足以确保一切加起来为零。 

       我得承认,除非你喜爱数学,这些很难掌握,但这是真的。数十亿个星系的无尽网络,每个星系都由引力相互拉扯,就像一个巨大的存储设备一样运行。宇宙就像一个储存负能量的巨大电池。事物的正面——我们今天看到的质量和能量——就像那座小山,相应的洞或事物的负面遍布整个太空。 

       那么在我们寻找是否存在上帝的过程中,这意味着什么呢?这意味着,如果宇宙叠加起来是无,那么你就不需要上帝来创造它。宇宙是彻彻底底的“免费午餐”。 

       既然我们知道正的和负的加起来都是零,那么我们现在需要做的就是弄清楚——或者我敢说——是谁首先触发了整个过程。是什么能够导致宇宙的自发出现?

       在过去的一百年里,在对宇宙的理解方面,我们取得了惊人的进步。现在我们知道制约所有事物的定律,除了最极端条件之外,例如宇宙的起源或黑洞。我相信,时间在宇宙开始时所扮演的角色是消除对大设计师的需求,时间是揭示宇宙如何创生自己的最终关键。 

 霍金逝世一周年:关于人类和宇宙,他离开前留下了这些最后答案(上)

《时间简史》

作者: (英)史蒂芬•霍金

译者: 许明贤 吴忠超

版本: 湖南科学技术出版社  2010年4月

       当我们在时间中回到宇宙大爆炸的那一刻,宇宙变得越来越小,直到它最终达到这样的程度,即整个宇宙是一个如此小的空间,它实际上是一个无限小的、无穷密集的黑洞。就像在太空中飘浮的现代黑洞一样,自然规律确定了一些非常特别的东西。它们告诉我们,在这里时间本身也必然停止。因为在大爆炸之前没有时间,所以你不可能到达大爆炸之前的时刻。我们终于找到了一个没有原因的东西,因为没有时间让一个原因存在其中。对我而言,这意味着没有造物主的可能性,因为没有时间让造物主存在其中。 

       人们想要得到大问题,比如为什么我们在这儿的答案。他们估计答案不会简单,所以他们准备好要努力理解。当人们问是否是一位上帝创造了宇宙,我告诉他们那个问题本身毫无意义。大爆炸之前不存在时间,所以没有时间让上帝在其中创造宇宙。它就像询问到地球边缘的方向一样——地球表面是一个没有边缘的球面,所以寻找其边缘是徒劳的。 

我有信仰吗?我们每个人都可以自由地相信我们想要相信的,而我认为最简单的解释是不存在上帝。没有谁创造宇宙,也没有谁指引我们的命运。这让我彻底醒悟:可能没有天堂也没有来世。我认为相信来世只是痴心妄想。它没有可靠的证据,它和我们在科学中所知道的一切相悖。我认为当我们死的时候,我们会回到尘埃。不过在某种意义上我们还继续活着,在我们的影响中,在我们传给了孩子的基因中。我们拥有这一生,得以欣赏宇宙的宏伟设计,为此我极度感恩。