史蒂芬·霍金的昔日同事们撰文回忆这位重要的宇宙学家,他的影响力早已超越了物理学界。
霍金于1942年1月8日出生于英国牛津,先后在牛津大学学习物理学、在剑桥大学学习天体物理学。霍金的很多研究工作是研究广义相对论和量子力学之间的相互影响。1974年,他推导出他最著名的研究成果之一:黑洞的事件视界附近的量子效应将会导致黑洞发出黑体辐射。他1988年出版的科普著作《时间简史》,至今仍是向公众普及现代宇宙学最为成功的尝试之一。詹姆斯·安德森(JamesL.Anderson)在为《今日物理》(PhysicsToday)撰写的该书的一篇评论文章中写道,“霍金的阐释通常非常清晰,令人感觉到那些消失的方程式(全书只出现一个方程式)只需稍作努力就能推导出来。”
《今日物理》邀请霍金的多位同事和我们分享他们关于霍金的记忆,下面就是他们的悼念文章。
加拿大阿尔伯塔大学杰出教授唐·佩奇(Don Page)
霍金是一位才华横溢的科学家,他证明了:在我们宇宙似乎真实的适当条件下,经典广义相对论将表明,宇宙存在一个奇异的起点,黑洞的事件视界的面积将永远不会缩小。后来,霍金证明,超越经典物理学的量子理论表明,黑洞会辐射出粒子(现称为“霍金辐射”)并坍缩,而实际上宇宙可能并没有一个精确的起点。后面的这个观点称为“哈特尔-霍金无边界宇宙波函数”,尽管几乎肯定不是这个研究课题的定论,却无疑是独具创见的设想,它超越了物理学中的力学法则而得出了一个关于宇宙边界条件的理论。
非常有幸,霍金成为我博士阶段的共同导师(我的主导师是加州理工学院的基普·索恩),并且作为我1976―1979年在剑桥大学做博士后时的导师。在此期间,我住在霍金家里,帮助他起床、穿衣、吃早饭,帮助他乘轮椅到应用数学和理论物理学系上班。他是一位非常棒的导师,他和他的家人都是我亲密的朋友。我会非常想念他。
英国南安普顿大学理论物理学教授、应用数学系主任玛丽卡·泰勒(Marika Taylor)
霍金身患ALS长达50多年,与日益加重的残疾和身体不适做斗争。和他共事的人,一定会被他坚持继续研究工作和日复一日生活下去的巨大决心所感动。而且对他来说,只是继续下去并不够:他要享受生活给予他的一切,并且在他做的每件事上,他都想做到登峰造极。
作为霍金的一名学生,我关于他的很多记忆难免都是关于物理学方面的讨论。他有一种永不满足的求知欲和解决长期悬而未决的物理学难题的决心,比如黑洞的信息丢失问题。忆往昔,我非常感激他把我作为智力上平等的人来对待,即使当我还是一个刚刚开始读研的学生。他有一次确实和我开玩笑说,如果我不转而研究他关于黑洞信息丢失的理论,我将拿不到我的博士学位。但是,实际上,他非但允许还鼓励我研究弦理论,尽管弦理论与他自己的研究兴趣相去甚远。他会和我长久地讨论我的弦理论研究――常常是新闻记者和其他人在门外等候时,因为霍金喜欢强调物理学是他的最高优先级。
人们在回忆霍金时,都会提到他调皮的幽默感。他是精辟的一句话段子手大师,他的笑容令人惊叹,在电影《万物理论》(The Theory of Everything)中,饰演霍金的埃迪·雷德梅恩(EddieRedmayne)出色地捕捉了霍金的微笑。当有人打电话到霍金办公室说上帝需要他的帮助时,霍金回答:“既然上帝已经很好地掌管了宇宙130亿年,所以,能否请上帝等我吃完午饭再来回答他的问题?”
美国加州理工学院理论物理学理查德·费曼讲席教授约翰·普雷斯基尔(John Preskill)
1974―1975年,霍金在加州理工学院休年假期间,写出了他最著名的论文之一(关于黑洞信息丢失问题),并于1991年开始在加州理工学院做定期访学。我和霍金相处的时光,最让我记忆深刻的是我们会逗笑对方。当我们初次见面时,我就感觉到霍金喜欢别人打趣他。所以,在一次科学讨论的中途,我会打断讨论,问他:“万事通先生,是什么让你对此自信满满?”我知道霍金定会以眨眼的方式来回答:“你想和我打赌吗?”
我们的打赌还得到了我们的朋友基普·索恩的支援,我们都非常吃惊于霍金和索恩后来的显赫声名。1997年,在一个非常公开的场合,霍金承认自己在裸奇点的打赌上输了,当时我在加州理工学院作一个公开讲座,霍金把他的赌注――T恤输给了索恩和我,T恤上印有“愿赌服输的信息”。我在整场讲座中都穿着霍金送给我的这件T恤,我把自己的夹克套在T恤外面敞开着,只是部分遮住了T恤。后来我发现穿着霍金的这件T恤有些政治不正确,我就再也不好意思穿了,霍金觉得我的不情愿非常非常有趣。
2004年,在都柏林,面对700位科学家听众,霍金承认自己在一个更著名的关于黑洞是否毁灭信息的打赌中输了。作为赌输的代价,他送给我一本《棒球大全》(TotalBaseball:The Ultimate Baseball Encyclopedia)。由于在爱尔兰买不到这本书,霍金的助理安排连夜海运过来,只为了赶上新闻发布会。我不知道还能怎么办,当100万个闪光灯齐刷刷朝我闪烁时(我也不知道到底有多少闪光灯,反正就感觉有100万个),我把这本书像奖杯一样高举到头顶,像是刚刚在温布尔登网球公开赛决赛中夺冠。其中一幅照片还登上了《时代》杂志。
霍金打赌是为了好玩,不过打赌的科学问题确实是很多物理学家深度关心的问题,建立在霍金对物理学影响最为深远的一些理论贡献的基础上。把异常深邃的思想与难以抑制的游戏感合二为一,这将是我对霍金记忆最深刻的一点。
比利时天主教鲁汶大学理论物理学教授托马斯·赫托格(Thomas Hertog)
我第一次见到霍金是在20世纪90年代末,那时我从比利时来到英国剑桥学习理论宇宙学。霍金接收我做他的博士生,研究在他关于宇宙大爆炸的无边界模型下,宇宙应该是什么样子的。随之而来的是一个非常特别的合作――一场持续了将近20年的关于宇宙起源的对话。
结果,从霍金的宇宙大爆炸模型可以得出很多宇宙,我们被带到多重宇宙。但是,霍金并不满足于此,他说:“让我们控制多重宇宙吧。”所以,我们开始发展研究方法,把多重宇宙的想法转变为一个一致的可验证的科学框架。这就是霍金:大胆地奔向《星际迷航》不敢踏足的地方――正如他的旧台式电脑屏保上的这句话所言。霍金是一位冒险家,而科学是他所有冒险中最伟大的冒险。
经过多年的交往,我认识到霍金是一位热心而慷慨的朋友。他有一个梦想:他希望人类志在星辰,想让我们所有人都成为宇宙公民,成为宇宙的代理人。霍金以他才气焕发的科学研究,闪闪发光的广袤思维,尤其是他的巨大勇气,为我们铺平了道路。
南非开普敦大学名誉教授乔治·埃利斯(George Ellis)
霍金的一生取得了非比寻常的成就,不论是在科学方面,还是在面对极大的身体残疾的勇气方面。他的科学成就来自于了不起的技能和想象力的结合,来自于他那总是寻找重要问题的答案、爱追根究底的头脑,来自于卓绝的意志力和专注力。至于他的残疾,他以自己面对运动神经元疾病所取得的伟大成就极大地激励了全世界的残障人士。
他的科研工作分为三个主要时期。我有幸成为他最早的合作者之一,与他一起研究宇宙是否存在起点的问题,这是当时的一个重大科学问题。我们一起研究空间上各向均匀的Bianchi宇宙模型是否是奇性的,我们得以证明,如果满足合适的能量条件,宇宙确实存在一个起点。霍金的这段科研生涯的亮点是提出了一套宇宙学奇点定理,是从罗杰?彭罗斯关于黑洞奇点的颇具创新性的工作发展而来,通过运用全局方法、引入封闭陷获面的概念,变革了这一研究领域。霍金通过奇点定理证明,当时间反转的封闭陷获面存在并且满足合适的能量条件时,经典广义相对论表明在宇宙的开端确实存在一个原初的奇点,超出了普通物理学能适用的范畴。后来,霍金和我证明,单单是宇宙微波背景辐射的存在就表明了这样的封闭陷获面是存在的。但是,后来关于宇宙膨胀的发现表明,奇点定理要求的能量条件一般是得不到满足的!霍金这些优美的定理实际上表明,在极早期宇宙,要么出现量子引力时代,要么出现至少是量子场论主宰的时代。
霍金在这些奇点理论的力作之后,发展了一系列关于黑洞特性的理论,其中最出人意料、最有趣的成果之一是关于爱因斯坦的广义相对论。尤其重要的是,霍金意识到黑洞的事件视界面积永远不会缩小,就像经典物理学中的熵一样。
霍金凭借这项坚实的研究工作,树立了他的科学声誉。后来,他研究关于黑洞的几何形状和独特性的重要定理,他和布兰登·卡特以及詹姆斯·巴丁建立了黑洞热力学四定律。霍金和加里·吉本斯(GaryGibbons)合作写出了分析引力波信号的最早的论文之一――霍金著名的面积定理就源自他对黑洞碰撞可能辐射出引力波的兴趣。霍金的亲密朋友基普?索恩因在引力波天文学方面的贡献,2017年获得了诺贝尔物理学奖。
霍金科研生涯的第二个时期(1973―1979年)见证了霍金大胆冒险的、最初有争议但后来得到证明的研究工作――关于弯曲时空中的量子场论研究。核心是他那篇创新论文,整合了量子场论、广义相对论和热力学,从而证明由于量子效应,黑洞会发出黑体辐射――被命名为“霍金辐射”。尽管这篇论文是从黑洞热力学的早期研究工作发展而来的,尤其是雅各布·贝肯斯坦(JacobBekenstein)的相关工作,不过,论文得出的意想不到的结论则是霍金的独创贡献。这是霍金的主要科研成就,经受住了时间的检验,成为科学家大量的后续研究工作的基石。尽管最初被科学界的主要大牛们驳斥,霍金影响深远的研究结果从此得到了科学界普遍认可,尤其是因为现在有很多种不同的方法加以证明。但是,霍金辐射提出了重大的谜题,至今令物理学家们困惑不已:当霍金辐射把黑洞的所有质量都辐射掉之后,会发生什么呢?黑洞会在爆炸中消失,还是会留下残余物?掉入黑洞的信息是彻底消失了,还是会以某种方式重现?要想完全回答这些问题,我们需要一个统一的量子引力理论,而我们现在还没有找到这样一个理论。
没有霍金辐射那样赫赫有名却同样重要的贡献是,霍金研究了早期宇宙暴胀时期的结构形成。宇宙学家的一个关键问题是理解最终发展成为星系的原始种子的起源。霍金和维亚切斯拉夫·穆哈诺夫(ViatcheslavMukhanov)各自独立地提出了原始种子通过类似于和黑洞发出的霍金辐射有关的那些量子涨落形成。1982年,霍金及其剑桥的同事举办了一个非常重要的会议,全面讨论了这些观点,就宇宙结构出现的起源达成了一致观点。这是现代宇宙学的关键进展。
霍金科研生涯的第三个时期(1980年之后)是一个更加冒险、不拘泥于严密论证的时期。霍金以一种创造性的方式验证了关于宇宙起点的重大想法。他和詹姆斯·哈特尔(James Hartle)一起发展了“无边界假设”,他们假设宇宙并不起始于一个时间无限状态的奇点:一个只存在空间的域。霍金还引入了时空虫洞的假设。这些想法激发了很多科学家的研究兴趣,激发了很大的研究活力,但是在科学界并没有取得和霍金辐射同等水平的认可。
霍金最重要的贡献之一是指导了40名研究生,并与他们一起工作,这些学生虽然没有享有霍金那样显赫的声名,却凭借自身的实力成为这个领域的大牛。霍金通过他那现象级的畅销书《时间简史》,在科学普及方面也发挥了重要作用,该书有助于激励年轻人投身科学。
总而言之,霍金度过了非凡的一生,取得了非凡的成就。他凭借纯粹而充分的意志力与疾病抗争,活了尽可能长的时间。人们将会怀念他调皮的幽默。
麻省理工学院维克多·魏斯科普夫物理讲座教授艾伦·古斯(Alan Guth)
我第一次见到霍金是在1982年夏天,在霍金和加里·吉本斯组织的纳菲尔德极早期宇宙研讨会上,这个研讨会很可能是我一生中参加过的最激动人心的学术会议了。
那时,我完全对霍金充满敬畏,从某种意义上而言,对霍金的敬畏持续了我的一生。这个研讨会在英国剑桥举行,为期3周,约有30位物理学家参加。讨论的一个关键题目是密度扰动的计算,当科学家用量子力学的方法研究宇宙膨胀时,就会出现密度扰动的问题。我们都在问,有没有可能广袤的宇宙结构实际上是量子涨落的结果?霍金无疑是最早认真思考这个想法的人之一,而我最初了解到这个想法是从我聆听的霍金所做的一个报告中。
大约是在这个研讨会开始的一个月前,当保罗·斯坦哈特(Paul Steinhardt)和我一起试图理解霍金的计算时,我们发现,对密度扰动演变的描述超出了我们的能力,但是霍金似乎在这个计算的最后犯了一个小小的错误。我们很想更喜欢霍金的答案,但是我们找不到任何方法证明这个答案。在纳菲尔德研讨会上,我们曾有一个机会和霍金就此问题进行了简短的讨论,但是霍金固执地坚持自己的计算结果。
霍金是在研讨会第二周的中间做的大会报告。他调皮地用了一个模棱两可的题目――“宇宙暴胀的终结”,这个题目可能指的是宇宙暴胀时期如何结束,也可能指的是暴胀理论的终结。保罗和我焦急地等待机会就霍金的计算提出我们的反对意见,但我们被打了个措手不及,霍金在讲到我们不同意的这部分计算时,他不显眼地改变了主意,报告了我们本来应该得出的相同结果,却没有任何表示说他曾经主张的是不同的结果。
对于该事件的这种反转,保罗和我很难接受,但至少事后看来,我认为这显示出了霍金性格的两个重要方面。其一,该事件表明了他对悬念、惊喜和演技的喜爱。对霍金而言,物理学总是好玩的,而通过插入戏剧元素,会增加这种趣味性。其二,该事件表明了当他看到具有说服力的理由时,他愿意改变自己的见解。
总而言之,霍金对物理学的贡献是巨大的,包括他对宇宙学的令人印象深刻的贡献,最重要的是他发现了黑洞辐射。黑洞辐射持续成为物理学家统一量子理论和引力理论的努力的中心主题,它提出的悖论致使我们把空间和时间的属性视为一个广阔的开放问题。霍金还是一座丰碑,显示了人类强大的毅力和决心。尽管身体残疾,霍金却能像我认识的其他人一样,写出很多论文,作出很多重要贡献,周游世界做很多报告。而且,他从未失去微笑的能力。霍金总是令我诧异,我将永远怀念他。
加拿大英属哥伦比亚大学物理学教授威廉·安鲁(William Unruh)
我最初见到霍金是在20世纪70年代初,在各种英国的学术会议上,包括在卢瑟福实验室的一次报告中,他在那里第一次谈到他发现黑洞具有温度。
1984年,我和妻子帕特在剑桥休假3个月。当我的儿子丹尼尔通过剖宫产出生时,我的休假延长到5个月。霍金的妻子简根据他们在儿子罗伯特出生不久后的旅行经历,建议我们最重要的事情是让帕特保存体力,不要在手术后这么快就接着动身去巴黎。我还记得,霍金和他4岁的儿子蒂姆在他们家偌大的后花园玩英式足球。蒂姆会把球踢给霍金,而霍金会用他的轮椅把球推回来。
大约一年后,我们大家在剑桥重聚。霍金刚从瑞士回来,他在那里接受了气管切开手术,从此再也不能说话。他当时还在住院,我和帕特、丹尼尔去医院病房看望霍金,霍金面前有一块带有字母和数字的很大的塑胶玻璃板,用于沟通。当他看见丹尼尔,他微笑了,马上开始朝他吹唾沫泡泡逗他――这就是他逗小孩乐的乐趣,尽管他的交流能力崩溃了。
霍金是一个凭借意志力生活的人。尽管他没有健全的躯体,却能够让周遭的世界屈服于他的意志,能够比大多数人活得更充实、见识得更广。最可惜的事情是他无法进行快速交流,这意味着他不能参与争论和反驳,而这些是我们在提炼和验证我们的观点时都需要的交流方式。我记得在20世纪70年代末,就在霍金和加里·吉本斯把我关于加速探测器的工作拓展到德西特空间之后,我和霍金单独在他的办公室争论。突然,在他给出的解释中冒出一个我不理解的词,他至少重复了5遍这个词,变得越来越受挫,但是我的脑袋就是没法把他这些含糊的声音转变为可以理解的词。霍金虽然在行动、言语等方面面临诸多障碍,却取得了如此伟大的成就,超过了几乎其他所有物理学家,令人惊叹。能认识他真是太神奇了。
美国哈佛大学格威尔·约克物理讲座教授安德鲁·斯特罗明格(Andrew Strominger)
1974年,霍金推导出一个惊人简洁的千兆字节公式,或者叫作等价的量子黑洞最大熵。霍金-贝肯斯坦面积/信息定律的公式如下:
公式中,面积Area指的是黑洞的表面积,c是光速,GN是牛顿的万有引力常数,是普朗克的量子常数,KB是统计力学中的玻尔兹曼常数。如果等号右边的信息存储能力是用千兆字节来衡量,那么KB=10-9/3 log 2。霍金希望这个公式雕刻在他的墓碑上。
SBH方程展现了黑洞巨大的信息存储能力。黑洞很可能是宇宙中空间利用率最高效的存储设备(当然,信息一旦进入黑洞中,就难以逃逸!)如果我们采用描述计算机芯片能力的指数式增长的摩尔定律,那么,三个世纪之后,所有的芯片都是黑洞。谷歌存储银行中的所有数据可以存储在一个直径为10-25厘米的黑洞中。位于我们银河系中心的黑洞――人马座A,可以存储1080千兆字节。
SBH方程和爱因斯坦质能方程、薛定谔方程一起成为20世纪物理学最重要的方程。但是,不像其他方程,描述的是物理学的明确领域,面积/信息定律整合了完全不同的领域,正如方程中惊人地出现了自然界几乎所有的基本常数。
面积/信息定律不同于爱因斯坦质能方程、薛定谔方程之处还有其悖论性,而且并没有得到很好的理解。基本的悖论是黑洞用来存储信息的量子芯片似乎不存在。爱因斯坦把黑洞描述为一个弯曲的时空,没有为量子芯片的隐藏提供明显的场所。惊人的是存储能力的增长更像是黑洞面积的增长,而非体积的增长。解开这些来自霍金方程的谜题,有望像相对论或量子力学那样,对我们的时空和宇宙概念带来同样深刻的革命。
一位物理学和人类的巨人离开了我们。他留给我们的方程将彪炳史册。
霍金和斯特罗明格在1998年
美国纽约州立大学石溪分校理论物理学教授马丁·罗切克(Martin Rocek)
我做霍金的博士后做了两年半,所以我能够对他的工作和生活的其他方面做一点评价。
霍金的第一个重大突破是意识到罗杰·彭罗斯关于爱因斯坦引力理论中的黑洞不可避免存在奇点的定理,可以反过来表明不可避免存在宇宙大爆炸的奇点和时间的起点。霍金的下一个也是最重要的突破是意识到由于量子效应,黑洞不黑――它们会发出现在称为的“霍金辐射”。这个惊人的发现表明,尽管量子世界和爱因斯坦的理论在空间尺度上相差很多个数量级,爱因斯坦的理论也不能忽视量子世界。
1979年,霍金聘请我教他超引力,这是彼得·范尼乌文惠仁(PetervanNieuwenhuizen),丹尼尔·弗里德曼(Daniel Freedman)和塞尔吉奥·费拉拉(SergioFerrara)两年前在纽约州立大学石溪分校发现的――后来我才得知霍金是在彼得的推荐下聘请我的。尽管我没能教给霍金超引力,这段时间却是霍金一个非常多产的时期。在此期间,除了其他很多项目之外,霍金还研究了引力瞬子效应,通过计算得出了他当时新提出的信息佯谬。尽管他认为霍金辐射意味着量子力学的崩塌,这一观点今天并没有得到普遍认可(霍金自己后来也摒弃了这一观点),却激发了很多重要研究,伦纳德·萨斯坎德(LeonardSusskind)在他所著的有趣的书《黑洞战争》(The Black Hole War:My Battle with Stephen Hawking to Make the World Safe for Quantum Mechanics)中描述了一些重要研究。
我与霍金研究组共度的时光,让我看到了一些不为人知的事情。霍金身边总是有很多学生和博士后,霍金会让他们把方程式写在黑板上,通过这种方式和他们一起开展研究。那时,他已经被困在电动轮椅上,不能自己动笔写,但是他还能开口说话,虽然他说话非常吃力,只有那些在他身边待了很久的人才能理解他说的话。可是,霍金有一种犀利的幽默感,尽管很费劲,他还是喜欢开玩笑,展示他在物理学之外的其他领域的知识。有一次,我喂他吃晚饭,他跟我解释了红烧鳟鱼切片的恰当方法;由于鱼刺对霍金来说是非常危险的,我不得不速学速成。他通过对身体状况的必要适应,努力想过正常人的生活。因此,对他而言,自己开动轮椅就是“走路”,等等。他花时间和孩子相处,他和研究组在草坪上“垫垫子”共进午餐,和我们一起去酒吧,诸如此类。他的所有学生和博士后都尽自己所能帮助霍金尽可能像正常人一样生活;霍金会告诉我们在帮助他时应该做什么,不应该做什么。
霍金后来提出了宇宙始于量子涨落的假设,取代了先前提出的宇宙始于大爆炸的奇点的理论,以及很多其他重要的令人深思的想法。他是一位伟大的导师――他的很多学生和博士后后来在学术生涯上都非常成功。他为那些需要战胜身体逆境的人树立了榜样,而且他写了很多书,是物理学和一般科学知识的伟大普及者。我们将会永远怀念他。
科普作家克里斯托夫·加尔法(Christophe Galfard)
2000年,霍金收我做他的博士生,让我研究所谓的黑洞信息佯谬。此前一年,我曾在剑桥大学应用数学和理论物理学系见过霍金几次,我至今仍然记得自己被他深邃的凝视所打动。他的超凡魅力在于他能说服像我这样的学生用接下来5年的时间远离现实世界,一头扎进黑洞中去寻找信息,而且感到研究的快乐。
信息佯谬于20世纪70年代中期提出,当时霍金发现了与人们认为的相反的观点,黑洞并不黑。他指出,量子效应使得黑洞向外辐射能量而发光。这个结论是我所见过的最优美的结论之一(如果说只是因为它在历史上首次把引力物理、量子物理和热力学物理融为一体),这个结论是精妙绝伦的,也是令人困惑的。我们今天所称的“霍金辐射”导致了一个相当艰深的问题:霍金表明,第一眼看去,通过霍金辐射从黑洞中出来的任何东西,完全独立于最初形成黑洞的东西。
这个问题听起来没有那么糟糕,但是霍金马上意识到这是一个棘手的问题。
这个悖论就意味着黑洞漂白掉我们宇宙的一部分历史,意味着人类已知的物理学不能假装解释过去:任何掉入黑洞中的东西(宇宙中有很多这样的东西)就好比从我们宇宙的记忆中永远擦除。显然,如果我们不知道过去,也就意味着物理学将永远不能预测未来。这个悖论就是我们现在所知的黑洞信息佯谬。黑洞真的擦除了我们宇宙的过去吗?如果不是,那么,信息又跑到哪里去了呢?
时间倒退回到当时,理解这个悖论的物理学家显然带着极大的恐惧思考了第一种可能性。有人可能会开玩笑说,既然物理学的权威受到了质疑,那么物理学家的职业就会面临危机。但是,大多数物理学家并没有太多关注这样一个不正统的想法:无论如何,没有东西能够打败物理学对自然界的理解,而霍金的计算毕竟只是一个近似值。大家普遍相信,对黑洞周围的量子效应进行一个更完整的分析,应该能恢复丢失的信息,然后物理学家就能幸福地继续生活下去了。但是,霍金总是看得更远,他认为要恢复丢失的信息,就意味着物理学家们要放弃某种同样宝贵的东西,比如因果性。
霍金相信这个问题具有如此根本的重要性,他应该提高社会对这个问题的认识。所以他打了一个赌。1997年,他和基普?索恩对赌约翰·普雷斯基尔,提出信息通过黑洞蒸发过程真的丢失了。
大概一年后,理论物理学家胡安·马尔达西那(Juan Maldacena)提出一种方法――AdS/CFT对应猜想,把引力视为量子理论,把量子理论视为引力。
2004年,在都柏林举办的一场大型学术会议上,霍金特地宣布了他的结论:信息终究能从黑洞中恢复过来。他承认败给了普雷斯基尔。非常有趣的是,尽管霍金知道我不同意他的结论(也不同意索恩的结论,索恩并没有认输),霍金却让我回答听众在听到他宣布的结论之后可能会提出的问题。听众有成百上千人,大多数是著名的科学家。还有BBC,CNN和来自全世界的电视台。我从未在听众面前说过话,更别说是在为数如此众多的听众面前说话了。我觉得,在我整个人生中从未感到如此害怕过。实质上,这是我理解霍金如何挑战他的研究生的一种很好的方式。
后来,霍金让我帮他写一些他的公开演讲稿。当我即将结束我的博士生涯,跟随他周游世界时,我才发现他对公众的巨大影响力。尽管他首要的热情是纯粹的理论研究,我理解了为什么他觉得把现代科学知识传播给世界上的其他人是同样重要的事情:这是为了全人类的事业。科学知识属于全人类,霍金不仅是过去半个世纪中最耀眼的理论物理学家之一,还是一位人民的斗士。幸亏有他,全世界数百万的人才能梦想已知和未知。他抵达了人类知识的边界,向世人发出警告,让我们学习新知从而真正活着。他向我们展现了人类所能成为的最好的样子。他给人以希望,他给予我从事科研工作并向公众传播科学知识的希望和意志。因为这一点,我永远感激霍金,感激他为人类所做的每件事,我相信霍金为人类作出的贡献非常多。
美国圣母大学物理学名誉教授戈登·贝瑞(Gordon Berry)
1959年3月,在牛津大学学院入学考试最后的实验考试部分,我第一次见到霍金。只有在笔试中表现出色的学生才能参加实验考试。实验涉及的内容是把不同直径的滚珠轴承从一根装满油的长玻璃管中扔下去,并进行计时,得出它们掉落距离的函数。我推测我们后来把各个变量画了曲线图,从而看滚珠是否遵循斯托克斯定律。来了很多“教授”围着我和下一个实验桌的考生连连发问,后来我才发现那个考生正是霍金。
秋天,我和霍金在大学新生的入学啤酒狂欢上再度见面。参加实验考试的考生中,只有包括我和霍金在内的4个考生进入到大学学院学物理。接下来的3年里,我和霍金分享了很多经历。我们成了同门,每周都会去见我们的物理学导师罗伯特·伯曼(RobertBerman),后来是帕特里克·桑达斯(PatrickSandars),还有去新学院见数学导师G博士(他的名字我忘记了)。伯曼是热力学专家,首位绘制出在非常低的低温下金刚石和碳的分界面的科学家,致使工业上生产合成金刚石成为可能。在我们的辅导时间,霍金和我需要认真阅读马克·泽曼斯基(Mark Zemansky)的著作《热与热力学》(Heat and Thermodynamics)的每个细节。当霍金后来发展出他自己对黑洞的热力学阐释并且发现霍金辐射时,他在大学里学的热力学知识肯定对他有帮助。当我们开始研究广义相对论时,霍金和他的导师完全把我甩在了后面。霍金研究广义相对论真是如鱼得水,而这个研究主题成为他毕生的研究工作。
除了在物理系的学习之外,霍金和我大多数晚上会一起打桥牌或扑克(便士和先令几易其手,喝掉了好几瓶波特酒),或者我们只是去高街酒馆扔扔飞镖、喝喝酒。我们两人都是河上赛艇的舵手,几乎每个工作日的下午,都是大学学院赛艇队的队员。你能想象到作为运动员的霍金在八人赛艇比赛中划桨的样子吗?我总是宣称,我能做得比霍金棒的唯一事情就是我是大学学院八人赛艇队的第一舵手,而他是第二舵手。
1962年6月,霍金和我都在牛津大学的期末考试中选择了理论考试。因此,我们只剩下一年的实验物理学课程需要完成,我们是一起上课的伙伴。我们需要完成6个不同的实验,基本上是每周完成一个实验。既然我们两人每天下午都要在河上划艇,我们会选择一个3小时的上午完成每个实验,然后再写实验报告。大多数学生每周都会花费好几天泡在实验室里,所以当我和霍金只是在每周五的下午出现在实验室,却完成了实验报告并得到通过,高年级学生――物理学博士生会感到惊讶不已。大家公认的是,我们做每件事都非常快,所以高年级学生会问我们很多刁钻的问题,不相信我们真的做了实验测量。我们通过了这门实验课!在本科三年中,我们俩都不太去听物理学讲座,这一点也是真的。我们唯一觉得有价值的一个讲座是来自美国耶鲁大学的一位访问教授威利斯·兰姆(WillisLamb)所作的“量子力学”系列讲座,不错,就是那位发现兰姆位移的著名的兰姆。
2013年,贝瑞和霍金的一次会面
霍金从楼梯上摔下来,击中头部,失去记忆的故事被人们描述了很多次。这次意外发生后,霍金的朋友们,包括我在内,被提问了数个小时,一直持续到次日黎明。这是接下来对致使霍金身体衰弱的疾病进行诊断的开始。成功通过智商测试是他的大脑未受伤的一个早期证明。霍金最终诊断为患了ALS大约是在意外发生12个月后。
值得指出的是,霍金说过,在他的本科起初几年,他感到非常孤独和无聊,但是,他的100多位大学同学都承认霍金是我们见过的最聪明的学生;其余我们这些人“只不过是普通人”。尤其是在第一年之后,他在很多大学活动中加入了我们,他毕竟比我们大多数人都要小两岁,我们大多数人并不拥有像他那样很强的知识分子家庭背景,这一点可能限制了他起初参与所有非物理学领域的典型本科生喜欢的冒险。
霍金继续到他的第一选择剑桥大学读研究生,然后是学习宇宙学。剩下的是大家熟知的霍金生平。作为物理学家,我们将永远感谢他为发展我们宇宙的具体理论和把我们对宇宙的认识推向前进所作的努力。他对自己理论的阐释,大多数都能被非科学家所理解,激发了公众普遍的想象力,使得人们珍视这种感觉,那就是他们能够更好地理解宇宙之浩瀚以及人类在其中的地位。霍金是人类中“我们这个时代的超新星”。
我们最后一次见面大概是在4年前,在剑桥大学他的办公室和家里。很高兴发现霍金强大的幽默感没有减弱,我觉得幽默感是帮助他战胜健康逆境的一个强大力量。他很快决定牛津大学1959级物理学本科生――德里克·波尼(DerekPowney),理查德·布赖恩(RichardBryan),霍金和我应该聚一下。我们开始筹划这个聚会,但是寻找波尼和布赖恩花费的时间超过我们能抽出的时间――所以,聚会没能实现。我以2013年电影《霍金》上映后不久,我和霍金在他办公室会面的合影结束本文。
资料来源 Physics Today
责任编辑 彦隐