许多被认为是爱因斯坦的继承人的科学家将永远同黑洞的研究联系起来

在人们的心目中,斯蒂芬 · 霍金(Stephen Hauking)的形象很容易辨认,他被困在轮椅上,不能讲话,只用两个手指操纵一台计算机和声音合成器与外界联系,这就是霍金留给人们的最初印象。多年来,大众和科学界都这样评价。他了解自己的思想,不愿受愚弄,当有把握与其他科学家争论时,他决不害怕。可贵的是,当证明他有错误时,他很快能认识到自己的错误。他有能力根据新的证据在科学论点上完全改变自己的思想。

60年代中期,霍金成了一名研究生,按照科学标准他的听力仍然很差。霍伊尔是一位已被确认了的科学家位受人钦佩而且一系列科学成就与其名字紧密相关的教授,他一直同杰扬特 · 纳利卡(Jayant Narlikar)—起研究,提出了最新的宇宙学思想。霍金过去曾与纳利卡讨论过这项研究,在讨论结束时,他指出计算结果中存在着一个致命的错误。霍伊尔问道:“你是怎么知道的?”霍金大胆的回答:“因为我已算出了这个结果。”霍金的计算结果是对的,在霍金的头脑里,甚至连少年时代的英雄如果犯错误也不能容许。

霍金身上产生的一些神话是真实的。当他在牛津学习初级课程时,确实比较放松,像小孩一样,期末考试临近时他焦急起来,并为此尽了极大的努力,学习每天增至3小时。考试结束后,他的成绩处在第一和第二名之间,并被叫去参加口试,口试结束时,主考老师询问他将来的打算,他告诉主考老师他打算去从事研究。霍金应该获得第一名,应在剑桥他给提供一个研究所。“如果你们授予我第一名”,他说:“我就去剑桥。如果我获得第二名,我就只能待在牛津了,因此我希望老师们能授予我第一名,”霍金终于如愿以偿。

尽管他与英国皇家学会的霍伊尔进行了著名的争论,但是他发现转向最初的研究是困难的,而且深感缺少高等数学教育的苦恼。的确,他仍把自己称为物理学家,他的数学教育到了A级就停止了。就在那个时期,他被诊断患了多种疾病——这些疾病是运动神经元疾病,肌肉萎缩性脊髓侧索硬化(Lou Gehrig's Disease)等。霍金发现他的病情瞬间明显恶化。最后他判定在攻读哲学博士的过程病情可能会有所好转,他是经过两次幸运机会才活下来的。

首先,他坠入丁爱河,最后于1965年同简 · 威尔德(Jane Wilde)结了婚;其次,当听到数学家罗杰 · 彭罗斯(Roger Penrose)后来在伦敦伯克贝克学院描述他的黑洞研究结果时,一个念头进入了霍金的脑海。在霍金的论文中,这个念头对研究起了重要启发,从而表明这个想法是特殊的而且激励他去工作。黑洞是特殊的天体,它是用爱因斯坦广义相对论方程式预测出来的,黑洞释放的物质极其致密,以至于连光也不能逃逸、

彭罗斯一直在研究一种奇异性——即物理学定律中的无限密度点是否会缩减,这种奇异性肯定会不可避免地发生在黑洞之中。霍金早期伟大的科学思想是认识了把黑洞的坍塌描绘成一种奇异性的方程式,这个方程式能变成对出自一种奇异性宇宙膨胀的描绘。他证明,用数学语言讲,宇宙是一个逆时的黑洞。

观点是一回事,而证明这种观点是另一回事,它是一项十分艰巨的工作。霍金回忆着这种新奇的经历,他说:“在我的一生中,我还是第一次这样努力地工作,我感到很奇怪,因为我发现我已经喜欢上了这项工作。”

怎样理解霍金的思想?最好是看看他的行为,他对上司固执且不拘礼节,表情使人琢磨不透。用他自己的话说,“黑洞并不黑。”70年代初,由于与彭罗斯一起研究,他开始了解黑洞如何运动,以及黑洞演变时其表面发生的情况,黑洞或者被物质吸收,或者由另一个黑洞吞并。黑洞的表面是一个极限,它的逃逸速度与光速相等——即所谓的“施瓦兹希尔德地平线。”霍金发现的一个主要特征是,黑洞的表面区域决不能缩减。这一发现使霍金受到极大鼓舞,从而得出热力学特征的一种相似性,即著名的“熵”概念——它是一种紊乱的度量,从来不能缩减。

但是霍金特别指出,这个概念只能确定为一种相似性。尽管借用热力学方程式来描绘黑洞的特征方面被证明是有用的,他强调,黑洞的表面区域实际上就是熵的一种度量的观点是十分错误的。除了其它一些东西外,这意味着黑洞具有一定温度,甩表面区域来表示,具有温度的东西必须释放能量,因此不可能是黑洞。

在加利福尼亚,一位名叫雅各布 · 贝肯施泰尔(Jacob Bekensteir)的研究生没有把握确信这是一个问题。他提出黑洞表面区域确实是一种熵的度量,黑洞的确具有温度,它们与表面区域有关。为此,霍金鲜明地提出自己的观点并加以证明,他撰写文章抨击贝肯施泰尔方程式的解释。

然而在1973年年末,霍金访问了莫斯科,在那里他了解到俄国的雅科夫 · 泽尔多维奇(Yakov Zel'dovich)和他的同事研究与光互相影响的黑洞。尽管这项研究十分有趣,但是霍金感到莫斯科研究小组已经在某个地方进入了一个错误的转折点。回国后,他着手借助量子物理学引出的概念来求解这个问题。他发现正确的方程式坚持的是黑洞一定释放辐射——即像贝肯施泰尔论述的那样,黑洞具有一定的温度。当霍金于1974年1月相信这一观点时,他便完全改变了立场。1974年2月,他在牛津附近的拉瑟福德 · 阿普尔顿实验室向吃惊的听众宣布,黑洞能释放辐射,这主要是因为黑洞的引力能转化成在黑洞表面“蒸发的”粒子,而且黑洞在很小的时候甚至会爆炸。

说服同事花费了霍金几年时间,1974年,他得极力证明黑洞具有温度的观点,这正像他以前反对这一观点一样。但是现在,这一发现被认为不仅仅是霍金的事业,而且是过去50年中物理学的最伟大的成就之一。正如人们现在所知,“霍金辐射”(它一定极大地激发了贝肯斯泰尔)是一种现象,它不仅涉及广义相对论(描述黑洞的重力)和量子论(描述引力能转化成粒子),而且还涉及热力学的内容(给出黑洞的温度)。

霍金对其他人的固执和轻视也可通过他搬动电动轮椅而表现出来,除了他幼稚咧嘴而笑外。如果他觉得有人在浪费他的时间,他就会转动轮椅迅速离开房间(如果他觉得你是一个真正的“傻子”,他就会接近你)。他行路的安全准则是用全速从街道的一侧驶到忙碌的公路上,这使得许多司机都避开他——一个几乎是玩命的人。1991年初他被一辆汽车撞倒,幸运的是他受了轻伤,但这却被美国电视转播成新闻。

牛津大学的乔治 · 埃弗斯塔索(George · Efstathiou)回忆起几年前陪同霍金赴牛津大学做讲演路上的一段往事,他们去的接待厅经过一个双人电梯,当霍金站到开着门的电梯上时,便用尽全力向前推动他的电动轮椅,埃弗斯塔索看到他的这位讲演客人向狭的窄空间驶去,当时他追了上去,轮椅转到电梯的里面一侧,电梯门恰好卡住了轮椅,当时世界上许多著名的物理学教授都在上面,他们吓得目瞪口呆,却不能打开电门的开关。埃弗斯塔索最后终于用一只手推开门并推动开关,霍金平静地控制他的电动轮椅从电梯门口迅速上了电梯。当电梯门打开时,他猛然向后驶去,没有受伤并咧嘴而笑。

作为自我表达的一种方式,这辆轮椅在跳舞场起到了意想不到的作用。霍金是一位舞场的活跃人物,如果他的周围没有一个人,就会欣然参加别人举行的舞会。1990年12月,在英国布赖顿召开的一次重要科学会议上,试图讨论宇宙深刻奥秘的天文学家们,突然受到隔壁大厅即席音乐会音响设备传出的美妙乐曲的启发,从而提出了他们未来的设想。霍金的几个学生去询问音乐会主持人是否可获得参加音乐会的票,一个主持人回答,“票全部售完,很遗憾,没机会了。”5分钟后,霍金拿着一叠音乐会入场券同他的学生们居然出席了音乐会。

尽管霍金的计算机声音合成器没有任何表达,但它发出的声响特别像普通的个人计算机发出的声音,这样,霍金就可以在正式演讲和谈话中说话,表达他的诙谐而完美的意思。鉴于此,除了一些现有字和短语外,每个句子须由计算机荧屏上的移动字幕显示出来,

当然,霍金事先亲自编排演讲程序,并把它贮存在磁盘上,准备给听众播放。演讲内容中常常包括一些科学家们喜欢开的玩笑。演讲播完后,像其它演讲者一样,霍金时常回答一些问题。唯一不同的是,这样的回答绝不仅仅是“是”或“不是”,它得需要十几分钟才能在计算机上给出答案。“在这一时间内”,他说'请你们谈一会话,看看报纸,轻松一下。”有时过了几分钟后,答案仍只是“是”或“不是”,这样必定会引起一阵笑声,不时地,过5~6分钟后,霍金会叫询问者再重复这一问题,

我已结识霍金25年了,在这一短暂的时间里,我与霍金同在剑桥天文学院工作。由于交流十分困难,所以任何人每天不花费几小时与霍金接触又想熟知他的为人都是不可能的。但我知道他是一位固执自负而且成就卓越的科学家,他不能容忍“智力”较弱的人,如果他意识到自己的理论有错时,会毫不犹豫地告诉别人,他虚心好学,有时他的论点需要修正时,能听得进别人的意见。

霍金也是一个友好而奇特,性格热烈的人,无论多忙他都在工作之余抽暇接触别人。患病期间,因他的名声很高,许多护士和守护人都来照料他。他喜爱他的孩子们,总是友好地对待那些不作声响的小动物。

[_New Scientist,1992年3月28日]