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霍金的故事:轮椅上的命运交响曲

2017-9-4 9:53:34 小张

8月29日晚8时30分,2012年伦敦残奥会开幕式在“伦敦碗”开幕,霍金出席了残奥会并送上了充满探索精神的开篇词:“自从文明的曙光降临大地,人类便孜孜不倦地探求世界内在的规律。天地之为天地,何也?天地之所以存在,何也?即便我们找到了无所不能的世界万全定律,那也不过是一套毫无生气的繁文缛节。究竟是什么将生命的火种点亮?留下整个宇宙供人类冥想?”

霍金的故事:轮椅上的命运交响曲

霍金是谁?他是一个大脑、一个神话、一个当代最杰出的理论物理学家、一个科学名义下的巨人……除此之外,他更是一个坐在轮椅上与命运挑战的勇士。

霍金的故事:书堆中长大的天才

寒风凌冽,法兰克左手拿着试管,快步走向窗口,把窗户又查看一遍。天气太冷了,他把四个角落都给按严实了。窗外隐隐约约能感觉到到不远处战争的气息,在死亡的恐怖笼罩下,一阵婴儿的啼哭,打破了这寒冷而凝固了的空气。

这天是1942年1月8日。斯蒂芬·威廉·霍金就出生在这个温馨的家庭里,那年61岁的爱因斯坦正完成《科学和宗教》等一系列科学论文,正准备到苏联参加犹太人组织的活动。也许是太忙的缘故,这位科学巨匠并没能预感到他接班人的出生。小霍金给法兰克和伊莎贝尔夫妇带来了不少的欢乐,但麻烦事也不少。带小孩对他们来说是个不小的挑战,比写医学理论可复杂多了,尽管伊莎贝尔在众领域颇有研究,但为了做个出色的妈妈,她还是要恶补很多婴幼儿的护理常识。

时间一天天过去,小霍金也一天天长大,偶尔还会做几个鬼脸来逗父母开心。

一晃几年过去了,弹指间,小霍金能走路说话了,但奇怪的是,他和别的小孩不同,常常望着书架上的书默默发一阵子呆,这比玩玩具更有吸引力。于是父母决定给他提供最好的学习条件,并希望儿子能越过自己。望子成龙盼女成凤是父母的共性,不仅仅在中国是这样,各国皆是如此。

后来,霍金有了个妹妹,父母又领养了个弟弟。从此,霍金不再是孤零零的一人了,比起和同伴玩耍,他更愿意照顾弟弟妹妹。很快霍金到了学习的年龄了,他的智商和同班的小孩一样,只是他房间里的书比别的孩子多得多,他的学业出众,一路直上,终于如愿进了牛津大学。这是他父母最想看到的结果,也是霍金多年努力的结果。进入大学后,霍金的父母每每聊天都会不时地讨论到他的就业问题。

霍金自己对此却并不在意,他对未来考虑的并不多,和大多数同年龄段的同学一样,处于迷茫期,不会花太多的时间去考虑他的未来,对学术论文也不太花时间。当然,他也常常和同学们一起玩,不过他不爱运动,不擅常各类体育活动,他的手脚远没有自己的大脑灵活。霍金从小写字就很难看,但自己就是控制不了。有一两次在学校摔倒后竟不能自己爬起来——这是一个信号,不祥的预感笼罩着他。不过,他还是愉快地度过了自己21岁的生日。

霍金的故事:病魔从天而降

从童年时代起,体育运动一直就不是霍金的长项,几乎所有的球类活动他都不擅长。到牛津学习的第三年,霍金注意到自己变得更笨拙了,有一两回没有任何原因地跌倒。一次,他不知何故从楼梯上突然跌了下来,当即昏迷,差一点死去。

但是,直到1962年霍金在剑桥读研究生后,他的母亲才注意到儿子的异常状况。刚过完21岁生日的霍金在医院里住了两个星期,经过各种各样的检查,他被确诊患上了“卢伽雷氏症”,即运动神经细胞萎缩症。他的四肢将越来越不听使唤,然后到身体以及内脏,直到心脏和肺部,最后猝死,他最多还有两年的时间了,甚至会等不到拿学士学位的那一天。

起初,这种病恶化得相当迅速,这对霍金的打击是可想而知的,他几乎放弃了一切学习和研究,人生开始面临着严重的挑战,更犹如正要开放的花朵突遭严重的打击。

病情一天天加重了。到1970年,在学术上声誉日隆的霍金已无法自己走动。无奈的他开始使用轮椅。从此之后他再也没能离开过它。

就算在轮椅上,霍金也没有逃脱命运的捉弄。1991年3月,霍金坐轮椅回柏林公寓的路上,被小汽车撞倒,左臂骨折,头被划破,缝了13针,但坚强的霍金仅仅经过48小时的修正就又重新回到办公室投入工作。祸不单行,就在霍金和友人去乡间别墅时,由于上坡拐弯过急轮椅向后倾倒,霍金被翻倒在了灌木丛中。

1984年,他说话已相当困难,开始吐字不清,说几个词要花好长时间。1985年,霍金又得了肺炎,治疗时切开了气管,从此他再也不能发声了。

后来,人们为他在轮椅上安装了一台电脑和语音合成器。他用仅有的两个完好的手指在键盘上敲出要说的词,组成相应的句子,经过语音合成器发出声音来。他就用这个办法,进行学术交流,做学术报告。

在挑战面前,命运好像做了退却,一个两年半过去了,又是几个两年半过去了,他还是坚强地活着。

无论命运有多坏,人总应有所作为,有生命就有希望。

他的身体变化很大,很快就不能动了,和医生预期的一样,他更没心思去研究学术上的问题了,直到一个女孩的出现,改变了他的人生轨迹,给了他生存下去的勇气。

给霍金带来创造首个奇迹的人是简·怀尔德,他的女朋友。1962年夏天,简通过朋友,认识了走路笨拙、脚步踉跄的霍金,后来又发生了几次偶遇。于是,他们产生了爱情,但却多了一丝苦涩。爱情的力量是无法抗拒的。第二年7月14日,简和霍金结了婚。他们的爱情观并没有在因病魔的出现而放弃,而是更加坚定,两人并肩应对病魔,打破了只能活2年半的神话。

霍金重新开始研究学术了,并且很顺利地获得了博士学位。霍金对女人有着独特的幽默感,当人们问到他所追求的目标是什么时,他回答第一想知道黑洞里有什么,第二想知道女人是什么。

多年之后,简在自己的回忆录《音乐移动群星》中写道:“我非常爱他,任何东西都不能阻止我和他结婚,我愿意为他做饭、洗衣、购物和收拾家务,放弃我自己以前的远大志向。”

霍金的身体不能动弹,说一句话要绕几个复杂的转换过程,但即使这样也改变不了他的学术研究,他成功完成了《时间简史》。这是继爱因斯坦《相对论》之后,物理学中揭露宇宙奥秘的最伟大著作,他是最成功的残疾人之一,也是最能创造奇迹和命运挑战的勇士,他诠释着时间的概念,并打破时间的人。20来岁被“判”死刑的人,一直活到现在。2012年,他已经70岁了。

霍金的故事:“科学巨人”的物理理论

(一)黑洞不黑

霍金的研究对象是宇宙,但他对观测天文从不感兴趣,只有几次用望远镜观测过。与传统的实验、观测等科学方法相比,霍金的方法是靠直觉。

“黑洞不黑”这一伟大成就就来源于一个闪念。1970年11月的一个夜晚,霍金在慢慢爬上床时开始思考黑洞的问题。他突然意识到,黑洞应该是有温度的,这样它就会释放辐射。也就是说,黑洞其实并不那么黑。

这一闪念在经过3年的思考后形成了完整的理论。1973年11月,霍金正式向世界宣布,黑洞不断地辐射出X光、伽马射线等,这就是有名的“霍金辐射”。而在此之前,人们认为黑洞只吞不吐。

从宇宙大爆炸的奇点到黑洞辐射机制,霍金对量子宇宙论的发展做出了杰出的贡献。霍金获得1988年的沃尔夫物理奖。

(二)量子力学最新进展

霍金希望解开宇宙诞生之时的奥秘,上个世纪70年代时,霍金将量子力学应用于解释黑洞现象,但是在之后的30年中,用量子力学解释整个宇宙已经变得更加困难了。霍金想找到一套可以完美解释整个宇宙现象的理论来说明137亿年诞生直到现在的宇宙,但是多年过去了,就算无限接近他仍然没有得出结论。按照他的量子力学理论,宇宙诞生是大爆炸产生的,这是一个被压缩的无限小却具有超大重力的物质(也可以理解成密度无限大)爆炸的产物。量子力学的理论范畴不能够解释这一个过程是如何进行?为什么会这样?霍金说“那必须有一套可以描述小规模重力的理论”。最新的科学突破是霍金的同事,伦敦玛丽皇后学院的麦克·格林(Michael.Green)参与建构的超弦理论,简称为“弦论”,这理论指出所有粒子和自然力量,其实都是在震荡中像弦一样的微小物体,解决了霍金一直想努力解答的重力问题,这个理论必须建立在宇宙有9、10甚至是大于11个的维度中,而我们身处的三维世界可能仅仅是真正宇宙的其中一个膜。目前为数众多的世界各地科学家正在太空和地球做相关的实验来证明弦论以及从实验来证明从而支持霍金的黑洞理论和量子理论。

(三)时光机理论

英国著名物理学家斯蒂芬·威廉·霍金继承认外星人的存在后,又发表一个惊人论述:他声称带着人类飞入未来的时光机,在理论上是可行的,所需条件包括太空中的虫洞或速度接近光速的宇宙飞船。不过,霍金也警告,不要搭时光机回去看历史,因为“只有疯狂的科学家,才会想要回到过去‘颠倒因果’。”

据英国媒体报道,物理学家霍金在最近拍摄的一部有关宇宙的纪录片时提到,人类其实能建造出接近光速的宇宙飞船,并且能够进入未来。

霍金甚至说,自己是因为担心别人把他当成“怪人”,所以才不敢乱说话,也不愿意多谈有关时光机的东西,直到透过纪录片后才敢大方讨论。

(四)时间也有缝隙

至于时光机的关键点,霍金强调就是所谓的“4度空间”,科学家将其命名为“虫洞”。霍金强调,“虫洞”就在我们四周,只是小到肉眼很难看见,它们存在于空间与时间的裂缝中。他指出,宇宙万物非平坦或固体状,贴近观察会发现一切物体均会出现小孔或皱纹,这就是基本的物理法则,而且适用于时间。时间也有细微的裂缝、皱纹及空隙,比分子、原子还细小的空间则被命名为“量子泡沫”,“虫洞”就存在于其中。

(五)回到“遥远过去”

而科学家们企图穿越空间与时间的极细隧道或快捷方式,则不断在量子天地中形成、消失或改造,它们连结两个不同的空间及时间。部分科学家认为,有朝一日也许能够抓住“虫洞”,将它无限放大,使人类甚至宇宙飞船可以穿越;另外若动力充足加上完备科技,科学家或许也可以建造一个巨大的“虫洞”。

霍金指出,理论上时光隧道或“虫洞”不只能带着人类前往其他行星,如果虫洞两端位于同一位置,且以时间而非距离间隔,那么宇宙飞船即可飞入,飞出后仍然接近地球,只是进入所谓“遥远的过去”。因为在4度空间中,10分钟也许是n小时。

(六)飞船能去“未来”

霍金表示,如果科学家能够建造速度接近光速的宇宙飞船,那么宇宙飞船必然会因为不能违反光速是最大速限的法则,而导致舱内的时间变慢,那么飞行一个星期就等于是地面上的100年,也就相当于飞进未来。

霍金举人造卫星为例,指卫星在轨道运行时,由于受地球重力影响较小,卫星上的时间比地上时间稍快。由此,霍金就设想出一艘大型极速宇宙船,可在1秒内加速至时速9.7万公里,6年内加速至光速的99.99%,比史上最快的宇宙船阿波罗10号快2000倍。船上的乘客就是变相飞向未来,作出名副其实的时间旅行。

霍金的故事:在科学的前沿撰写科幻小说

霍金,这位当代杰出的物理学家,不仅走在科学研究的最前列,而且写出了许多引人入胜的科普读物。

在《时间简史》一书中,霍金念念不忘的就是大统一理论,这是爱因斯坦未尽的梦想。霍金在书中坦言,不能用单独的美妙的公式描述和预测宇宙的每一件事情,因为量子理论的测不准原理决定了宇宙是不确定性和确定性统一的。霍金通过地图模型来说明宇宙的多样性可能需要一组理论来进行描述。

《时空本性》在80年前广义相对论时就以完整的数学形式表达出来,量子理论的基本原理在70年前也已出现,然而这两种整个物理学中最精确、最成功的理论能被统一在单独的量子引力中吗?世界上最著名的两位物理学家就此问题展开一场极端与极端的辩论。这本书是基于霍金和彭罗斯在剑桥大学的6次演讲和最后辩论而成。

《未来的魅力》是以霍金预测宇宙今后十亿年前景开头,以唐·库比特最后的审判的领悟为结尾,介绍了预言的发展历程及我们今天预测未来的方法。

《果壳中的宇宙》一书是继《时间简史》后霍金最重要的著作。在这本书中,霍金再次把我们带到理论物理的最前沿。在霍金的世界里,真理和幻想有时只是一线之差。霍金用通俗的语言解释提示我们对宇宙展开充分的想象,并以他独特的热情,邀请我们一起展开一场非凡的时空之旅。