“我最伟大的成就是今天还能活着。”

  这是斯蒂芬 · 霍金(Stephen Hawking)近期在挤得水泄不通的芝加哥埃里皇家剧院发表有关宇宙本质的演讲的开篇词。他指的是在过去30年使自己束缚于机动轮椅的疾病:肌萎缩性侧索硬化症(ALS)。 这种病曾夺去了有“铁马”之称的棒球运动员卢 · 盖里格的生命。现年57岁的霍金在1963年被诊断出患有ALS,当时才21岁。医生预计他最多活2-3年,这是该病通常的发展过程。所以难怪霍金认为他的生命得以延续是一项了不起的成就。

  霍金被世人留在记忆里的另一项非凡成就在于他是一名物理学家。他被国际公认为20世纪最具权威的理论学家之一,这极少一批人中还有艾尔伯特 · 爱因斯坦。用一句霍金自己认可的调皮话来说,这两项成就的关系密不可分:最初被诊断出患有ALS时,他在芝加哥电台的访谈节目中说:我的期望 已降低到零,ALS 使我无法从事大多数工作,除了研究理论物理。我现在比当初刚开始生病的时候要幸福。”

  在回答英国广播电台采访期间的一个问题时,霍金说:我确信我的残疾与我的名气存在某种关系。我那极其有限的体力与我所研究的宇宙深邃的本质之间的强烈反差深深地吸引着人们。”

  霍金最伟大的贡献莫过于探索宇宙的本质,即研究精妙深奥的宇宙学。霍金很早就开始思考有关宇宙的这类问题: 宇宙有起源吗? 宇宙会消亡吗? 除了我们所处的这个宇宙, 还可能存在其他宇宙吗?

  霍金出生于伦敦,在牛津大学就读物理学,获得第一等荣誉学位后,他又来到剑桥大学从事宇宙学研究。自1979年以后,霍金就一直担任数学系卢卡斯教授的职位。这个职位是根据亨利 · 卢卡斯教士的遗嘱用其遗产在1663年设立的。1663 年担任此职的是伊萨卡 · 牛顿爵士,因此人们总免不了要将霍金与牛顿相提并论。确实,霍金曾经在电视连续剧《星际旅行》中饰演时间虽短但表演精彩的小角色,他与牛顿和爱因斯坦打扑克。但霍金对人们把自己与这两位杰出的天才相比满不在乎,认为这只是“传媒宣传”。

  1965年就在霍金寻找一个问题完成博士论文时,读到了英国物理学家、数学家罗杰 · 彭罗斯(Roger Penrose) 所写的一篇惊人之作。彭罗斯从理论上说明:星球在其自身引力作用下不断塌缩,最后萎缩至零体积和无限密度,物理学家把这一 状态称之为奇点(singularity)。 结果就出现黑洞,无论是光还是其他任何种类的信号都不会在黑洞出现。1970年, 霍金与彭罗斯共同撰写了一篇论文,得出结论:爱因斯坦的广义相对论的前提是宇宙极可能始于奇点,即如今所知的“大爆炸”;宇宙可能以黑洞告终。

  同其他许多人一样,霍金认识到要完全理解宇宙,广义相对论就得以某种方式与量子理论联系起来。他发现,这种统一的一种结果是,黑洞不应该是完全漆黑一团;而是会发出某种辐射,逐渐蒸发,最终消失。这一发现被认为是霍金最重要的一项成果。

  霍金是一位多产的作家。众多著作除了《时空 的大规模结构》等科技书外,还有1988 年出版的热门书《时间简史:从大爆炸到黑洞》。4年来这本书稳居《伦敦星期日泰晤士报》畅销书排行榜,时间之长超过了任何书籍,被翻译成33种语言,销量超过900万册。

  今天,霍金的日程表仍然任务繁重:通信、工作,每天还要在剑桥大学花6~7小时研究理论物理,并周游各地发表演讲。

  最近我在亚特兰大见到了霍金,那是在美国物理学会100周年纪念大会上,当时约有50名诺贝尔奖金获得者参加了这一盛会。他同意出席在里茨 · 卡尔顿饭店举行的午后记者招待会,会议室挤满了众多新闻记者、摄影师和电视摄制组。这时一位年轻助手推着一辆轮椅徐徐进入了会议室,上面坐着一个静止不动的人,如同一个没有稻草填塞的稻草人那样弯垂着身子。

  因不能说话,加上除了手指和富于表情的蓝眼睛外无法活动,霍金只有靠操纵开关来与人交流。这个开关连在英特尔公司设计的使用“视窗”软件的独特的便携式电脑,用的是MMX奔腾处理器芯片。电脑配备了剑桥自适应通讯公司专门编制的软件,从而使他可以通过一系列命令导航。在11. 3英寸大小的有源矩阵高分辨率屏幕上,软件不断未经整体试运转就匆匆地上了发射台;图纸方案也未经任何试验;至于安置在火箭最后一节的登月舱,它也未曾经过试……同样,没有作过任何关于载有登月舱的轨道飞船飞行预测;可惜那位本该在距地球30多万千米的黑暗和真空环境里独自行走20多米的太空行走第一人原本应该是前苏联人阿列克塞 · 列奥 · 诺夫(Alexei Leonov)!前苏联拥有的仅仅是那些投人到登月工作中的抱有赶超美国之愿望的成千上万人的牺牲精神。

  柴罗梅确信米切纳注定要失败,终于站出来说话了, “我也许早该辞职了, 但为了我的祖国为了我们的孩子,我决定全力以赴投人工作”。196617日,在格卢切科的一再要求下,负责太空计划的建设部组成了一个评估柴罗梅UR-700方案委员会。

  经过10天仔细审查,专家们对柴罗梅的技术选择的正确性”作出了结论:与N-1型火箭相比,柴罗梅的运载火箭设计较简单,制造费用也较小,而可靠性较大; UR-700 方案推荐使用的发动机已被证明能将135吨的负荷带入地球运行轨道;柴罗梅的最佳太空飞行方案“增大了宇宙飞行成功的机会”且“使得有可能将两名而不是一名宇航员送上月球”。评估委员会建议立即采纳柴罗梅的方案。一年以后,米切纳果然遭受失败,政府决定让柴罗梅恢复他的筹备工作,但是要急刹车已为时过晚。然而就在同一个时期,美国人也遇上了厄运: 1967 1月,就在试验的前夜,阿波罗号”飞船在临上发射台时起火,3名宇航员丧生; 8月,美国的土星5运载火箭首次试验的报告披露了该火箭还存在着不完善性。但是,NASA还是公布了自己失败的消息。1967 119日,土星5火箭试验取得圆满成功。在以后不到1年时间里,阿波罗8宇宙飞行成功: 3名宇航员踏上月球,且安然无恙地返回地球。

  1969年里,米切纳和他的同事们进行了两次毫无成功希望的火箭试验,但均以失败告终。1971 6月,米切纳不顾未经水密的火箭遭受暴雨袭击的事实,又着手进行第三次试验,最终发动机控制系统在启动后第48秒时停止工作,造成N-1型火箭在降落过程中损坏。197212月第四次试验同样以失败告终。

  尽管米切纳认为他的第三次和第四次发射已接近成功,但政府还是决定终止该项费用昂贵的计划。

研究宇宙飞行器的重新定位

  替代了米切纳的格卢切科决定推翻N-1型火箭计划。格卢切科认为原火箭存在的质量问题是:总体积过大,十几台发动机同步运转不易达到。格卢切科的研究定位于实施Enengia-Bouran方案,这是一项与美国航天飞机匹敌的计划。

  今天,米切纳和他的同事仍以为他们的运载火箭计划是可行的,他们认为,如果没有无休止的压力和各方面力量的不协调,N-1型火箭早该能够升空了。如果他们的计划在即将成功之时没有遭受夭折,今天的俄罗斯仍将有能力完成任何一-项宇宙航行任务。

 

  [Science & Vie 199910]