史提芬·威廉·霍金 - 生平

霍金1942年出生于英國牛津，這天正好是伽利略的300年忌日，父親法蘭克是畢業(yè)于牛津大學的熱帶病專家，母親伊莎貝爾1930年代于牛津研究哲學、政治和經(jīng)濟。1942年1月，納粹德軍轟濫炸英格蘭，倫敦遭受幾乎夜夜不停的空襲。這迫使霍金一家搬離海格特的家園，遷到牛津避難。他們在霍金誕生后又回到了倫敦。童年時的霍金，學業(yè)成績并不突出，但喜歡設(shè)計極為復雜的玩具，據(jù)說他們曾做出一臺簡單的電腦。1959年，17歲的霍金入讀牛津大學的大學學院攻讀自然科學，自稱用了很少時間而得到一等榮譽學位，隨后轉(zhuǎn)讀劍橋大學研究宇宙學，1963年被診斷患有肌肉萎縮癥，即運動神經(jīng)病，當時醫(yī)生診斷他只能活兩年，但他活下來了。不過，他在往后數(shù)十年間，便逐漸全身癱瘓并失去了說話能力。霍金曾澄清自己當時并無酗酒，只感到自己有“悲劇性格”，并使自己沉醉于瓦格納的音樂里。直至他遇上了首任妻子簡·王爾德(Jane Wilde)，兩人結(jié)婚后育有3名子女。23歲時，他取得了博士學位，留在劍橋大學進行研究工作。

就在霍金攻讀博士學位前后，倫敦伯碧克學院(Birkbeck College)教授羅杰·彭羅斯在1960年代初開始發(fā)展奇點理論，引起劍橋大學的研究小組注意，霍金聽畢彭羅斯的研究后，回程途中向他的老師說：“不知道如果把彭羅斯的奇點理論，運用到整個宇宙會得到什么結(jié)果？”1970年代初，霍金與彭羅斯合作發(fā)表論文，指出如果廣義相對論是正確，宇宙大爆炸前必然有奇點存在，成為首篇重要文章，隨后成為少數(shù)認真看待黑洞的學者，他結(jié)合了量子力學及廣義相對論，于1974年3月1日，霍金在《自然》提出黑洞發(fā)出一種能量，最終導致黑洞蒸發(fā)，該能量被命名為霍金輻射，引起全球物理學家重視。霍金的新發(fā)現(xiàn)，被認為是多年來理論物理學最重要的進展。該論文被稱為“物理學史上最深刻的論文之一”。這數(shù)年的研究，令他迅速斐聲學術(shù)界。1975至1976年間，先后獲得倫敦皇家天文學會的埃丁頓勛章、梵蒂岡教皇科學學會十一世勛章、霍普金斯獎、美國丹尼歐海涅曼獎、馬克斯韋獎和英國皇家學會的休斯勛章，1978年再獲阿爾伯特·愛因斯坦獎。

自1979年他被聘用為劍橋大學應(yīng)用數(shù)學和理論物理學院的盧卡斯教授（Lucasian Professor)，牛頓于1663年亦曾出任這榮譽職位。2006年11月底更將獲英國皇家學會頒授科普利獎?wù)拢–opley Medal），與愛因斯坦及達爾文齊名。1983年，霍金和吉姆·和特勒(JimHurtle)進一步提出“宇宙無邊界”（No Boundary Proposal），改變了當時科學家對宇宙的看法。

1988年，霍金的科普著作《時間簡史：從大爆炸到黑洞》發(fā)行，從研究黑洞出發(fā)，探索了宇宙的起源和歸宿，該書被譯成40余種文字，出版逾1000余萬冊，但因書中內(nèi)容極其艱深，在西方被戲稱為“讀不來的暢銷書”(Unread Bestseller)，有學者曾指這種書之所以仍可以如此暢銷，是因為書本嘗試解答過去只有神學才能觸及的題材：時間有沒有開端，空間有沒有邊界。2001年10月又一部作品《果殼中的宇宙》（The Universein a Nutshell）出版發(fā)行。該書是《時間簡史》的姐妹篇，以相對簡化的手法及大量圖解，訴說宇宙起源。2006年，他在香港透露正與女兒合撰一套類似《哈利波特》，但主題是理論物理學而非魔法的小說�；艚鹨嘣噲D通過通俗演講，將自己的思想與整個世界交流，除了常在英國及美國發(fā)表演說，他90年代曾兩次到訪日本，2002年8月曾到訪杭州發(fā)表《膜的新奇世界》（Brane New World），2006年6月在香港科技大學發(fā)表《宇宙的起源》 時，哄動一時，被戲稱受到“搖滾巨星”級的接待�；艚鸬穆曂�，令他多次獲邀到外地演說，常獲國家元首接見。 霍金曾指，大眾會好奇一位殘障人士，為何會想到這么多宇宙論，令他成了大眾媒體的寵兒。事實上，他在“星艦奇航記”中的電視影集“銀河飛龍”飾演過自己，與愛因斯坦及牛頓一起打橋牌；他亦曾在美國卡通片《辛普森一家》中“演出”，拯救劇中的女孩。其形象也在卡通片《飛出個未來》中的一集里出現(xiàn)�？ㄍㄆ�《居家男人》中則有與其類似的角色（Steve）對其進行了滑稽的模仿。

近乎全身癱瘓的霍金，除了四肢不能移動，1980年代他因肺炎而接受手術(shù)后，亦失去說話能力，但憑一張高科技輪椅，他仍可能發(fā)音合成語音、通電話，以及寫下一條條艱深方程式。據(jù)報霍金正嘗試一套新系統(tǒng)，讓電腦直接閱讀他腦內(nèi)的信息，做到“我腦寫我口”。他說話時，會先抽動右面頰肌肉，當眼鏡上的紅外線感應(yīng)器收到信息后，電腦就會自動打字�；艚鹈砍閯右幌�，浮標即可選定目標。電腦由英特爾度身訂造；語音系統(tǒng)于1980年代中由美國公司W(wǎng)ords-Plus撰寫，該公司為令霍金可以使用新的視窗XP系統(tǒng)，特意為他重寫整套程式。當霍金突然發(fā)笑，面頰肌肉抽動太大，屏幕便會出現(xiàn)一堆垃圾字。

1990年，霍金與前妻珍（Jane）離婚，1995年迎娶私人看護伊萊恩。2004年初，英國有媒體指霍金遭到第二任妻子虐打，消息哄動全球。2004年1月，霍金透過劍橋大學兩度發(fā)表聲明，指責有關(guān)消息失實，并表示“我全心堅決駁斥說我遭到虐待的說法。媒體的報導純屬虛構(gòu)，有人散播這樣不實的消息，令我感到失望�！闭洌↗ane）寫有《霍金：前妻回憶錄》（上）（下）。然而，外界傳出霍金身上出現(xiàn)多處神秘傷痕，手腕骨折，臉部和嘴唇有很深的切口，同年3月，英國警方正式向霍金問詢，了解有關(guān)情況，并查問部分霍金前護士索取資料，但由于霍金并未合作，英國警方最終未能起訴任何人。早在2000年，警方亦曾對霍金的意外受傷感到懷疑，但霍金當時拒絕配合，令調(diào)查終止。霍金的女兒露西·霍金在訪問中曾說，約2000年已發(fā)現(xiàn)父親身上有傷痕，但是父親說是他不小心自己弄傷的，她未有在意。2006年10月19日，64歲的斯蒂芬·霍金正在與第二任妻子伊萊恩辦理離婚手續(xù)，他們已經(jīng)共同生活了11年。

史提芬·威廉·霍金 - 宇宙論

自1970年代，霍金先后與不同學者，提出多項學說，改變?nèi)祟悓τ钪嬲Q生的看法。其中由他與另一名學者彭羅斯(Roger Penrose)合著的奇點定理，提出時間及宇宙是有起點和終點，肯定了同時代其他人開創(chuàng)的宇宙大爆炸學說，推翻古典物理學有關(guān)時空是永恒存在的學說；按照該項定理，他進一步提出具有革命意義的“宇宙無邊論”（No Boundary Proposal)，該論說指出，在擴張中的宇宙外，并沒有任何人類認知的“空間”存在。在黑洞研究上，他亦提出多重創(chuàng)見，認為黑洞并非完全漆黑一片，相反，黑洞會發(fā)出一種輻射（后來被稱為霍金輻射），這種輻射（能量）以極緩慢的速度離開黑洞后，亦即意味黑洞能量會耗盡，造成黑洞蒸發(fā)現(xiàn)象。

在古典物理學中，一般相信時間和空間，是一個獨立于自然界的概念，可以永久存在，但1915年，愛因斯坦發(fā)表廣義相對論中提出，時間和空間并非絕對，不再是獨立于事件的背景，人類對時間的看法出現(xiàn)革命性的轉(zhuǎn)變。1920年代，埃德溫·哈勃利用100英寸的望遠鏡觀天時，發(fā)現(xiàn)恒星并非均勻分布于整個空間，而是聚集在稱為星系的集團之中。他同時發(fā)現(xiàn)幾乎所有星系，都出現(xiàn)紅移現(xiàn)象，即它們即飛離我們，而星系離開我們越遠，飛離的速度亦越快。這項發(fā)現(xiàn)帶來新的問題:在更早的時候，所有星系是否離我們更近，甚至有一個宇宙的開端。當時科學家曾嘗試解釋這種現(xiàn)象。1948年英國學者邦迪、高爾德和霍伊爾提出的穩(wěn)恒態(tài)理論，提出宇宙會穿梭于擴張和收縮兩種狀態(tài)，但并沒有開端；俄國學者利弗席茲和哈拉尼科夫則提出，物質(zhì)若沒有嚴格對稱的收縮，最終會引起反彈，而密度保持有限，這亦避免了宇宙有開端的說法。這理論提出時，霍金當時21歲，正在攻讀博士學位。

霍金當時并不相信這些學者的證明，于是聯(lián)同當時已研究奇點的彭羅斯發(fā)展一套數(shù)學公式，證明宇宙不能反彈。該學說認為，如果廣義相對論正確，宇宙起源將在存在一個奇點。當時，奇點一般被視作黑洞的中心，內(nèi)里有密度無限強、引力無限重、時空曲率無限大，霍金當時設(shè)想，若重新走回宇宙誕生之時，全部物質(zhì)聚成一點，這亦即為奇點。1965年10月，人類發(fā)現(xiàn)一種散布于空間的的微波背景輻射。這些能量極度微弱，能量值遠低于一臺微波爐，但科學家發(fā)現(xiàn)，要合理解釋這種輻射，宇宙早期必定非常熱，隨著宇宙膨脹，輻射持續(xù)冷卻，最終才會有出現(xiàn)微波背景。這一學說，進一步確認宇宙早期曾經(jīng)出現(xiàn)大爆炸。不過，霍金因應(yīng)廣義相對論，雖然解釋了宇宙源自一個“奇點”，這些定理未能說明宇宙如何開始。霍金認為，這代表廣義相對論在“奇點”中失效，該理論只能預測宇宙如何演化，未能預言它如何起始，霍金于是試圖合并量子理論及廣義相對論，期望能解釋整個宇宙從誕生、以至演化的過程。簡而言之，廣義相對論是處理極大的物理現(xiàn)象，而量子力學則處理極小尺度的結(jié)構(gòu)。直至今日，科學家相信，若有人成功合并兩套理論，則有可能成為一套更具一般性的理論，解釋空間中任何物理現(xiàn)象，這亦即物理學界一直追求的所謂大一統(tǒng)理論�；艚鹬两袢晕茨馨l(fā)展出這套理論，但科學界一般認為他的研究，為人類邁向大一統(tǒng)理論踏出重要一步。

1970年中以前，科學家一直相信黑洞只會吸進物質(zhì)，四周“漆黑”一片，當吸引更多物質(zhì)時，黑洞的質(zhì)量亦隨之上升，霍金另一創(chuàng)見是指出，黑洞不是真的很黑（Black Hole ain’t so black），而且黑洞內(nèi)存在溫度。有溫度的物質(zhì)自然會釋放輻射，由于輻射是一種能量，黑洞最終因耗盡能量而消失，即所謂“黑洞蒸發(fā)論”�；艚疬@次發(fā)現(xiàn)，拜量子力學所賜。過去科學家以為黑洞內(nèi)的“真空狀態(tài)”，代表內(nèi)里沒有任何物質(zhì)，但霍金約1974～1976年指出，如果量子力學正確，人類從極度微觀中觀看宇宙的“真空”時，會發(fā)現(xiàn)一對對的光子不斷產(chǎn)生，但能量在真空中無法保持固定值，令這些成相成對的光子不斷搖晃，最終消滅。他相信，當黑洞質(zhì)量越少，釋放光子的速度越快，加速黑洞的消失。這種從黑洞中釋出的能量，被稱為霍金輻射，但由于這種輻射極其微弱，科學界至今雖然公認它在理論上可行，仍未能從觀察中發(fā)現(xiàn)它的存在。這亦說明，即使霍金輻射是真實存在，但其能量過弱，意味黑洞要經(jīng)過極長時間后，才能耗盡能量，造成蒸發(fā)。

若比照相對論及霍金的學說，前者對重力及能量的描述，為人類帶來核電、核彈，但霍金的宇宙論，仍未能直接應(yīng)用于現(xiàn)代科技�；艚鹨嘣�自言，雖然近年宇宙論有長足發(fā)展，但仍有多個宇宙謎團并未解開：“我們觀察到，宇宙的膨脹在長期的變緩之后，再次加速。對此理論還不能理解清楚。缺乏這種理解，對宇宙的未來還無法確定。它會繼續(xù)地無限地膨脹下去嗎？暴脹是一個自然定律嗎？或者宇宙最終會再次坍縮嗎？新的觀測結(jié)果，理論的進步正迅速涌來�！�

史提芬·威廉·霍金 - 三大學術(shù)賭注

黑洞是否存在?

窮一生精力研究黑洞的霍金，曾擔心黑洞可能只是理論上的概念，現(xiàn)實中根本不存在。他為免到時自己變得一無所有，1975年他與另一名物理學家索恩（KipThorne）開賭：究竟黑洞是否存在。為了進行“對沖”，霍金押注黑洞不存在。如果他“不幸”贏了，霍金雖然一生心血被毀，但索恩要向他贈上專門踼爆英國皇室丑聞的《PrivateEye》雜志4年訂閱，如果霍金“幸運”輸了，他就要向索恩送贈色情雜志《Penthouse》的一年贈閱�；艚鹪凇稌r間簡史》(1988年）曾說：“當我們1975年打賭時，我們80%肯定天鵝座X-1是黑洞，現(xiàn)在我會說有95%肯定，但這場賭局仍未有結(jié)果�！�

裸奇點是否存在?

1991年，霍金又要求開賭，今次索恩與他站在同一陣線，對賭一方是物理學家裴士基(JohnPreskill)。當時的命題是，奇點應(yīng)該被黑洞圍繞，但沒有被黑洞包圍的“裸奇點”(nakedsingularities)是否存在�；艚鹋c索恩押注：裸奇點并不存在，隨即與裴士基立下賭據(jù)，誰輸了要向?qū)Ψ剿蜕弦患�用來“遮蔽裸體”的T恤衫，寫上適當?shù)姆�輸字眼�；艚鹩?997年修正他的理論，指出裸點有可能存在。

信息會否在黑洞消失?

霍金在裸奇點的賭局輸了，但這位好賭成癮的物理學家即時要求再開賭。物理學家相信所有信息一經(jīng)出現(xiàn)，雖然會改變成不同形態(tài)，但本質(zhì)上會“永恒”存在。霍金及索恩當時指出，任何物質(zhì)掉進黑洞后將會消失，黑洞中產(chǎn)生的輻射是“全新制造”的，與掉進黑洞中的物質(zhì)無關(guān)；這一項命題，違反了量子力學，若命題正確，量子力學或要重寫。裴士基反駁這項命題，雙方于是開賭。

2004年，霍金出席研究會時，承認賭輸了，要向?qū)Ψ劫r上棒球百科全書《TotalBaseball:theUltimateBaseballEncyclopedia》。勝出的裴士基親身在學術(shù)會議上，高舉這本著作，霍金在臺上只顧著笑。被問到為何挑選這套百科全書做戰(zhàn)利品時，裴士基事后說：“這本書重得像黑洞，亦要更長時間才可以趕走書中的資料，有如黑洞一樣。”

史提芬·威廉·霍金 - 作品列表

科普作品

1988年：《時間簡史》(A brief History of Time)
1993年：《黑洞、嬰兒宇宙及其他》（Black Hole sand Baby Universes and Other Essays)
2005年：《時間簡史（普及版）》(A briefer History of Time)
2001年：《果實中的宇宙》（The Universein a Nutshell)
2002年：《在巨人的肩膊上》(On The Shoulders of Giants.The GreatWorks of Physics and Astronomy)

論文

The Large Scale Structure of Space time with George Ellis
The Large,the Small,and the Human Mind,(with Abner Shimony,Nancy Cartwright,and Roger Penrose),Cambridge University Press,1997,ISBN0-521-56330-5(hardback),ISBN0-521-65538-2(paperback),Cantoedition:ISBN0-521-78572-3

史提芬·威廉·霍金 - 參考資料

http://cms.zju.edu.cn/yemaowz/show.php?id=7&attcount=1