英國當(dāng)?shù)貢r間2018年3月14日凌晨3時46分,著名天體物理學(xué)家史蒂芬·霍金去世,享年76歲。
霍金的家人在周三凌晨發(fā)表聲明,證實他已在劍橋的家中死亡。霍金的孩子 Lucy , Robert 和Tim 在一份聲明中說:“我們親愛的父親今天去世了!我們感到深深的悲痛!”
霍金出生于1942年1月8日,是英國物理學(xué)家與宇宙學(xué)家,生前曾任職劍橋大學(xué)理論宇宙學(xué)中心研究主任?;艚鹱龀鲞^很多重要貢獻(xiàn),最主要的是他與羅杰·彭羅斯共同合作提出在廣義相對論框架內(nèi)的彭羅斯–霍金奇性定理,以及他關(guān)于黑洞會發(fā)射輻射的理論性預(yù)測(現(xiàn)稱為霍金輻射)。
霍金患有肌萎縮性脊髓側(cè)索硬化癥,病情會隨著歲月逐漸愈加嚴(yán)重。生前已多年保持全身癱瘓的狀態(tài),不能發(fā)聲,必須依賴語音合成器來與其他人通話。霍金曾經(jīng)有過兩次婚姻,育有3名子女。
霍金生前撰寫了多本闡述自己理論與一般宇宙論的科普著作,廣受大眾歡迎。其中《時間簡史:從大爆炸到黑洞》曾經(jīng)破紀(jì)錄地榮登英國《星期日泰晤士報》的暢銷書排行榜共計237周。
霍金曾經(jīng)談起過死亡:在過去的 49 年里,我一直生活在過早死亡的預(yù)期中。我不害怕死亡,但我并不急于這樣做。我還有太多的事情想先做。
懷著悲痛的心情,我們簡單梳理了一代偉人史蒂芬·霍金的成長史,以及霍金對業(yè)界的主要貢獻(xiàn)等。
一、霍金的科學(xué)成就:創(chuàng)立無邊界宇宙理論
1985年,第一次來到中國,到中國科技大學(xué)和北京師范大學(xué)訪問。在科大水上講演廳做天體物理的學(xué)術(shù)報告。
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”,有學(xué)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(xué)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》 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。
2002年,第二次來中國,在北京、杭州作主題為《膜的新奇世界》科普報告,向公眾闡釋他的關(guān)于天體演化的“M理論”。
霍金亦試圖通過通俗演講,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。
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《星際迷航(Star Trek)》中的電視系列劇《星際迷航:下一代》中飾演過自己,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。
2006年,他在香港透露正與女兒合撰寫一套類似于《哈利波特》、但主題是理論物理學(xué)而非魔法的小說。
2006年6月,第三次來中國,他帶來的仍然是自己關(guān)于宇宙學(xué)最新的研究,在香港科技大學(xué)體育館主持一個題為"宇宙的起源"的演講時,轟動一時,被戲稱為受到“搖滾巨星”級的接待。2006年6月19日上午,在人民大會堂向北京的公眾講述《宇宙的起源》。
2012年4月6日播出的熱播美劇《生活大爆炸》第五季第21集中,史蒂芬·霍金本色出演參與了客串。
約兩周前,霍金參加節(jié)目,被問,“每個人都想知道,大爆炸前宇宙是什么樣的?”他給出答案:“宇宙的邊界就是它沒有邊界,大爆炸前宇宙什么都沒有?!?/p>
霍金的成就很多,其中幾個著名的理論有幾個。
第一,奇性定理。愛因斯坦創(chuàng)立的廣義相對論被科學(xué)界公認(rèn)為最美麗的科學(xué)理論。但是霍金和彭羅斯一道證明了廣義相對論是不完備的。他們指出,如果廣義相對論是普遍有效的,而宇宙間的物質(zhì)分布滿足非常一般的條件,那么宇宙時空中一定存在一些奇點。在奇點處經(jīng)典物理的定律失效。人們通常談?wù)摰钠纥c是宇宙產(chǎn)生元初的大爆炸奇點和黑洞中的奇點。愛因斯坦早先否認(rèn)過奇點的存在,他甚至還寫過論文以論證黑洞(那時還沒有這個生動的稱呼)的不可能性?;艚鸷团砹_斯的奇性定理表明了對引力的量子化是不可避免的。
第二,黑洞理論。人們知道,在經(jīng)典引力論的框架里,黑洞只能吞噬物質(zhì),而不能吐出物質(zhì)。黑洞的表面(視界)猶如地獄的入口,是一個有去無返的單向膜?;艚鹪?jīng)證明視界的面積是非減的。1974年霍金發(fā)表了《黑洞在爆炸嗎?》一文。這是20世紀(jì)引力物理在愛因斯坦之后的最偉大論文。在論文中,他把量子理論效應(yīng)引進(jìn)了黑洞研究,證明了從黑洞視界附近會蒸發(fā)出各種粒子,這種粒子的譜猶如來自黑體的輻射。隨之黑洞質(zhì)量降低,溫度就會升高,最終導(dǎo)致黑洞的爆炸。在這被稱為霍金輻射的場景中,量子理論、引力理論和統(tǒng)計物理得到了完美的統(tǒng)一。黑洞理論是科學(xué)史上非常罕見的例子,它首先在數(shù)學(xué)形式上被詳盡的研究,后來才在天文學(xué)的許多觀測上證實了它的普遍存在?,F(xiàn)在,人們的共識是,每個星系的中心都是一顆極其巨大的黑洞。
第三,無邊界宇宙理論。霍金在80年代初,創(chuàng)立了量子宇宙學(xué)的無邊界學(xué)說。他認(rèn)為,時空是有限而無界的,宇宙不但是自洽的,而且是自足的,它不需要上帝在宇宙初始時的第一推動。宇宙的演化甚至創(chuàng)生都單獨地由物理定律所決定。這樣就把上帝從宇宙的事物中完全摒除出去。上帝便成了無所事事的“造物主”,它再也無力去創(chuàng)造奇跡。亞里士多德、奧古斯丁、牛頓等人曾在宇宙中為上帝杜撰的那個關(guān)于“第一推動”的神話,完全是虛幻的。量子宇宙學(xué)的主要預(yù)言之一是關(guān)于宇宙結(jié)構(gòu)的起源。若干年前,宇宙背景輻射探測者對太空背景溫度起伏的觀察證實了這個預(yù)言。
霍金的外星人論
斯蒂芬·霍金在美國探索頻道2010年4月25日播出的紀(jì)錄片《跟隨斯蒂芬·霍金進(jìn)入宇宙》中說,外星人存在的可能性很大,但人類不應(yīng)主動尋找他們,應(yīng)盡一切努力避免與他們接觸,從而避免黑暗森林打擊?。▌⒋刃廊w中所提到的理論)
霍金認(rèn)為,鑒于外星人可能將地球資源洗劫一空然后揚長而去,人類主動尋求與他們接觸“有些太冒險”?!叭绻庑侨税菰L我們,我認(rèn)為結(jié)果可能與克里斯托弗·哥倫布當(dāng)年踏足美洲大陸類似。那對當(dāng)?shù)赜〉诎踩藖碚f不是什么好事?!?/p>
霍金的星際移民論
霍金在2010年8月接受美國知識分子視頻共享網(wǎng)站BigThink訪談時,再曝驚人言論,稱地球200年內(nèi)會毀滅,而人類要想繼續(xù)存活只有一條路:移民外星球。
霍金表示,人類如果想一直延續(xù)下去,就必須移民火星或其他的星球,而地球遲早會滅亡?;艚鹫f:“人類已經(jīng)步入越來越危險的時期,我們已經(jīng)歷了多次事關(guān)生死的事件。由于人類基因中攜帶的‘自私、貪婪’的遺傳密碼,人類正在一點點掠奪地球資源,人類不能把所有的雞蛋都放在一個籃子里,所以不能將賭注放在一個星球上?!?/p>
去年,霍金還在GMIC 2017開幕式上做主題演講《讓人工智能造福人類及其賴以生存的家園》,談及對人工智能的看法。主要觀點如下:
簡單來說,我認(rèn)為強大的人工智能的崛起,要么是人類歷史上最好的事,要么是最糟的。我不得不說,是好是壞我們?nèi)圆淮_定。但我們應(yīng)該竭盡所能,確保其未來發(fā)展對我們和我們的環(huán)境有利。我們別無選擇。我認(rèn)為人工智能的發(fā)展,本身是一種存在著問題的趨勢,而這些問題必須在現(xiàn)在和將來得到解決。
也許我們所有人都應(yīng)該暫停片刻,把我們的研究重復(fù)從提升人工智能的能力轉(zhuǎn)移到最大化人工智能的社會效益上面。
文明所提產(chǎn)生的一切都是人類智能的產(chǎn)物,我相信生物大腦可以達(dá)到的和計算機可以達(dá)到的,沒有本質(zhì)區(qū)別。
在人工智能從原始形態(tài)不斷發(fā)展,并被證明非常有用的同時,我也在擔(dān)憂創(chuàng)造一個可以等同或超越人類的事物所導(dǎo)致的結(jié)果:人工智能一旦脫離束縛,以不斷加速的狀態(tài)重新設(shè)計自身,人類由于受到漫長的生物進(jìn)化的限制,無法與之競爭,將被取代,這將給我們的經(jīng)濟帶來極大的破壞。未來,人工智能可以發(fā)展出自我意志,一個與我們沖突的意志。盡管我對人類一貫持有樂觀的態(tài)度,但其他人認(rèn)為,人類可以在相當(dāng)長的時間里控制技術(shù)的發(fā)展,這樣我們就能看到人工智能可以解決世界上大部分問題的潛力。但我并不確定。
人工智能也有可能是人類文明史的終結(jié),除非我們學(xué)會如何避免危險。我曾經(jīng)說過,人工智能的全方位發(fā)展可能招致人類的滅亡,比如最大化使用智能性自主武器。今年早些時候,我和一些來自世界各國的科學(xué)家共同在聯(lián)合國會議上支持其對于核武器的禁令,我們正在焦急的等待協(xié)商結(jié)果。目前,九個核大國可以控制大約一萬四千個核武器,它們中的任何一個都可以將城市夷為平地,放射性廢物會大面積污染農(nóng)田,而最可怕的危害是誘發(fā)核冬天,火和煙霧會導(dǎo)致全球的小冰河期。這一結(jié)果將使全球糧食體系崩塌,末日般動蕩,很可能導(dǎo)致大部分人死亡。我們作為科學(xué)家,對核武器承擔(dān)著特殊的責(zé)任,因為正是科學(xué)家發(fā)明了它們,并發(fā)現(xiàn)它們的影響比最初預(yù)想的更加可怕。
現(xiàn)階段,我對災(zāi)難的探討可能驚嚇到了在座的各位,很抱歉。但是作為今天的與會者,重要的是,你們要認(rèn)清自己在影響當(dāng)前技術(shù)的未來研發(fā)中的位置。我相信我們會團結(jié)在一起,共同呼吁國際條約的支持或者簽署呈交給各國政府的公開信,科技領(lǐng)袖和科學(xué)家正極盡所能避免不可控的人工智能的崛起。
二、霍金的另一種偉大:身患重疾依然堅持科普
霍金患有一種不尋常的早發(fā)性、慢發(fā)性肌萎縮性脊髓側(cè)索硬化癥,俗稱漸凍癥。由于這種疾病,他的身體在逐漸癱瘓。該疾病開始于霍金在牛津大學(xué)讀書的最后一年,在那時,他發(fā)現(xiàn)自己動作越來越笨拙,時常不知緣由地摔跤,劃船也變得力不從心。有一次,他還從樓梯上摔下來并且頭先著地,造成暫時的記憶力輕微喪失。
在21歲時,醫(yī)生診斷其患有肌萎縮性脊髓側(cè)索硬化癥,只剩兩年可活。但是,隨著兩年光陰飛馳而去,他仍舊活著,很奇妙地,病情的惡化漸漸緩慢下來。
在60年代后期,霍金的身體狀況又開始惡化,行動走路都必須使用拐杖,不再能定期教課。由于霍金逐漸失去寫字能力,他自己發(fā)展出一種替代的視覺性方法,他在腦里形成各種不同的心智圖案與心智方程,他可以用這些心智元素來思考物理問題。物理學(xué)者維爾納-以色列表示,霍金的思考過程,有如莫扎特只憑借想象就寫出一整首極具特色的交響樂曲。
霍金不愿對惡疾低頭,甚至不愿接受任何幫助。他最喜歡被視為是科學(xué)家,然后是科普作家,最重要的是,被視為正常人,擁有與其他人相同的欲望、干勁、夢想與抱負(fù)。
霍金的言語功能逐年退步,到了70年代后期,只剩下他的家人或密友能夠聽得懂他的話。 為了與其他人通話,他必須倚賴翻譯。
霍金在1985年拜訪歐洲核子研究組織時感染了嚴(yán)重的肺炎,必須使用維生系統(tǒng)。由于病況危急,醫(yī)生詢問潔恩是否應(yīng)該終止維生系統(tǒng)的運行。潔恩的答案是“不”,替代方案是霍金必須接受氣管切開術(shù)。這項手術(shù)可以幫助他呼吸,但將使他從此再也無法發(fā)聲。
霍金不再能講話,必須用特別方法傳達(dá)信息,也就是語音合成器。每一次演講前,他會事先準(zhǔn)備好講義,然后用語音合成器把內(nèi)容發(fā)表出來。有些人覺得語音合成器給出的聲音具有美國或斯堪地那維亞口音?;艚鹪鞠M麚Q成英國口音,但后來習(xí)慣了,反而覺得那就是他的聲音。
霍金的健康仍舊在緩慢惡化,2005年,他開始使用臉頰肌肉的運動來控制他的通訊設(shè)備,每分鐘大約可以輸出一個字。由于這疾病很可能引起閉鎖癥候群,霍金正與神經(jīng)學(xué)專家研發(fā)出一套新系統(tǒng),讓電腦將他的腦波圖樣翻譯為詞句。2009年,他不再能獨立駕駛他的輪椅,他的呼吸越加困難,時常需要使用人工呼吸器,還有幾次嚴(yán)重到需要去醫(yī)院診療。
三、霍金的家庭:每個人都手不釋卷
史蒂芬·霍金1942年1月8日出生于英國牛津,出生當(dāng)天正好是現(xiàn)代科學(xué)之父伽利略·伽利萊逝世300年忌日。他的父親弗蘭克與母親伊莎貝爾都就讀于牛津大學(xué),父親主修醫(yī)學(xué),母親學(xué)習(xí)哲學(xué)、政治學(xué)和經(jīng)濟學(xué)。第二次世界大戰(zhàn)爆發(fā)后,弗蘭克在一所醫(yī)學(xué)研究院任職研究員,伊莎貝爾在這所研究院找到一份秘書工作,隨后兩人相遇、戀愛、結(jié)婚、生子。
弗蘭克于1950年升任為國家醫(yī)學(xué)研究院寄生蟲學(xué)部門主任,在該學(xué)術(shù)領(lǐng)域享有盛名,全家搬到赫特福德郡的圣奧爾本斯。在那里,霍金一家被認(rèn)為是有點古里古怪的高級知識分子,他們很喜歡閱讀書籍,每個人都手不釋卷,甚至在餐飲時間,來訪客人時常會觀察到全家默默地邊吃邊讀書。他們生活很簡樸,住屋雖然很大,但是缺乏維護(hù),交通工具是一輛改裝過的倫敦計程車。
霍金跟母親關(guān)系很好,其母住在莎士比亞的故鄉(xiāng)斯特拉特福,霍金經(jīng)常去探望她?;艚疬€跟自己的女兒合著了幾本宇宙探險的科普書,他女兒已成為著名作家。
四、身邊人眼中的霍金:既果斷又固執(zhí)
關(guān)于身邊友人和媒體對霍金的評價有不少,我們來看一部分。
霍金的妻子潔恩·懷爾德在霍金接受治療期間曾說,“有些人稱這為決斷,有些人稱這為固執(zhí),而我曾經(jīng)在很多時候稱這為既果斷又固執(zhí)?!?0年代末期,經(jīng)過不斷勸說,霍金才同意使用輪椅,后來,朋友們都知道他是個危險司機,他時常會肆無忌憚地沖過街路,似乎以為自己擁有優(yōu)先權(quán)。
霍金很受歡迎、很具幽默感,但是由于他的疾病與他治學(xué)時的不客氣態(tài)度,有些同事選擇與他保持距離。
世界級頂尖雜志《天文學(xué)》對他有這樣的評價:“當(dāng)20世紀(jì)物理學(xué)的成就被客觀地承認(rèn)時,史蒂芬·霍金的成就將被大書特書地載入科學(xué)史冊?!?/p>
五、霍金的部分經(jīng)典言論
為什么要研究黑洞呢? ——因為它就在那里。
當(dāng)你面臨著夭折的可能性,你就會意識到生命是寶貴的,你有大量的事情要做。
我注意過,即使是那些聲稱一切都是命中注定的,而且我們無力改變的人,在過馬路前都會左右看。
在我 21 歲時,我的期望值變成了零。自那以后,一切都變成了額外津貼。
永恒是很長的時間,特別是對盡頭而言。
是先有雞還是先有蛋?
宇宙有開端嗎?如果有的話在此之前發(fā)生過什么?
宇宙從何處來又往何處去?
我的目標(biāo)很簡單,就是把宇宙整個明白——它為何如此,為何存在。
科學(xué)家和娼妓都是做他們喜歡的事賺錢。
當(dāng)愛因斯坦說到“上帝不擲骰子”的時候,他錯了。鑒于黑洞給予我們的暗示,上帝不僅擲篩子,而且往往將骰子擲到我們看不見的地方以迷惑我們。
我不認(rèn)為我們能夠繼續(xù)在地球上存在1000年,除非逃離這顆脆弱的星球。我們要仰望星辰,而不是始終盯著自己的腳。
我的手指還能活動,我的大腦還能思考,我有終身追求的理想,有我愛和愛我的親人和朋友,對了我還有一顆感恩的心。
雖然我行動不便,說話需要機器的幫助,但是我的思想是自由的。
我們一世為人被教導(dǎo)很多常識,但常識往往只是偏見的代名詞。
就像霍金曾經(jīng)評價自己的那樣:我是一個樂觀的、浪漫的,并且頑固不化的人。我們也祝這位樂觀的、浪漫的、頑固不化的巨人,一路走好。斯人雖已逝,但永遠(yuǎn)活在人們心中。
(本文轉(zhuǎn)自騰訊科技,原標(biāo)題《一文讀懂史蒂芬·霍金:先后發(fā)表黑洞理論、奇性定理等巨著》)
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