斯蒂芬.霍金(1942-)是本世紀享有國際盛譽的偉人之一,現(xiàn)年63歲,出生于伽利略逝世周年紀念日,劍橋大學應用數(shù)學及理論物理學系教授,當代最重要的廣義相對論和宇宙論家。
70年代他與彭羅斯一道證明了著名的奇性定理,為此他們共同獲得了1988年的沃爾夫物理獎。他因此被譽為繼愛因斯坦之后世界上最著名的科學思想家和最杰出的理論物理學家”。他還證明了黑洞的面積定理?;艚鸬纳绞欠浅8挥袀髌嫘缘?,在科學成就上,他是有史以來最杰出的科學家之一。他擔任的職務是劍橋大學有史以來最為崇高的教授職務,那是牛頓和狄拉克擔任過的盧卡遜數(shù)學教授。他擁有幾個榮譽學位,是皇家學會會員。他因患盧伽雷氏癥(肌萎縮性側索硬化癥),禁錮在一張輪椅上達20年之久,他卻身殘志不殘,使之化為優(yōu)勢,克服了殘廢之患而成為國際物理界的超新星。他不能寫,甚至口齒不清,但他超越了相對論、量子力學、大爆炸等理論而邁入創(chuàng)造宇宙的“幾何之舞”。盡管他那么無助地坐在輪椅上,他的思想?yún)s出色地遨游到光袤的時空,解開了宇宙之謎。 霍金教授是現(xiàn)代科普小說家,他的代表作是1988年撰寫的《時間簡史》,這是一篇優(yōu)秀的天文科普小說。作者想象豐富,構思奇妙,語言優(yōu)美,字字珠璣,更讓人咋驚,世界之外,未來之變,是這樣的神奇和美妙。這本書至今累計發(fā)行量已達2500萬冊,被譯成近 40種語言。1992年耗資350萬英鎊的同名電影問世?;艚饒孕抨P于宇宙的起源和生命的基本理念可以不用數(shù)學來表達,世人應當可以通過電影——這一視聽媒介來了解他那深奧莫測的學說。本書是關于探索時間本質和宇宙最前沿的通俗讀物,是一本當代有關宇宙科學思想最重要的經(jīng)典著作,它改變了人類對宇宙的觀念。本書一出版 即在全世界引起巨大反響?!稌r間簡史》對我們這些喜用言語表達甚于方程表達的讀者而言是一本里程碑式的佳書。她長于一個對人類思想有接觸貢獻者之手,這是一本對知識無限追求之作,是對時空本質之謎不懈探討之作。 《時間簡史續(xù)編》 作為宇宙學無可爭議的權威,霍金的研究成就和生平一直吸引著廣大的讀者,《時間簡史續(xù)篇》是為想更多了解霍金教授生命及其學說的讀者而編的。該書以坦白真摯的私人訪談形式,敘述了霍金教授的生平歷程和研究工作,展現(xiàn)了在巨大的理論架構后面真實的“人”。該書不是一部尋常的口述歷史,而是對二十世紀人類最偉大的頭腦之一的極為感人又迷人的畫像和描述。對于非專業(yè)讀者,本書無疑是他們享受人類文明成果的機會和滋生寶貴靈感的源泉。 《霍金講演錄——黑洞、嬰兒宇宙及其他》,是由霍金1976-1992年間所寫文章和演講稿共13篇結集而成。討論了虛時間、有黑洞引起的嬰兒宇宙的誕生以及科學家尋求完全統(tǒng)一理論的努力,并對自由意志、生活價值和死亡作出了獨到的見解。 《時空本性》80年前廣義相對論就以完整的數(shù)學形式表達出來,量子理論的基本原理在70年前也已出現(xiàn),然而這兩種整個物理學中最精確、最成功的理論能被統(tǒng)一在單獨的量子引力中嗎?世界上最著名的兩位物理學家就此問題展開一場辯論。本書是基于霍金和彭羅斯在劍橋大學的6次演講和最后辯論而成。 《未來的魅力》本書以斯蒂芬·霍金預測宇宙今后十億年前景開頭,以唐·庫比特最后的審判的領悟為結尾,介紹了預言的發(fā)展歷程,及我們今天預測未來的方法。該書文字通俗易懂,作者在闡述自己觀點的同時,還穿插解答了一些有趣的問題,讀來饒有趣味。 1942年1月8日 出生于英國的牛津。 1962年 在牛津大學完成物理學學位課程,搬到劍橋大學攻讀研究生,英國天文學家福雷德·霍伊爾(1915-),霍金青少年時代心目中的一位英雄,是這里的天文學教授?;艚鸨辉\斷患有運動神經(jīng)元疾病。 1965年被授予博士學位。他的研究表明:用來解釋黑洞崩潰的數(shù)學方程式,也可以解釋從一個點開始膨漲的宇宙。 1970年 霍金研究黑洞的特性。他預言,來自黑洞(現(xiàn)在叫霍金輻射)的射線輻射及黑洞的表面積永遠也不會減少。 1974年 被選為皇家學會會員。他繼續(xù)證明,黑洞有溫度,黑洞發(fā)出熱輻射,以及氣化導致質量減少。 1980年 任劍橋大學數(shù)學魯卡斯教授(艾薩克·牛頓曾任此職)。 1988年 出版《時間簡史》,成為關于量子物理學與相對論最暢銷的書。 1996年至今 繼續(xù)在劍橋大學工作 史蒂芬·威廉·霍金(Stephen William Hawking,1942年1月8日—),英國著名物理學家,在公眾評價中,被譽為是繼愛因斯坦之后最杰出的理論物理學家之一。他提出宇宙大爆炸自奇點開始,時間由此刻開始,黑洞最終會蒸發(fā),在統(tǒng)一20世紀物理學的兩大基礎理論——愛因斯坦的相對論和普朗克的量子論方面走出了重要一步?;加屑∪馕s癥的他,近乎全身癱瘓,不能發(fā)音,但1988年仍出版《時間簡史》,至今已出售逾1000萬冊,成為全球最暢銷的科普著作之一;2006年,他在香港透露正與女兒合撰一套類似《哈利波特與宇宙》的科普小說。1988年霍金出版《時間簡史》一書,全球賣出逾1000萬冊,但因內容艱深,在西方被戲稱為“讀不了的暢銷書”霍金1942年出生于英國牛津,這天正好是伽利略的300年忌日,父親法蘭克是畢業(yè)于牛津大學的熱帶病專家,母親伊莎貝爾1930年代于牛津研究哲學、政治和經(jīng)濟。1942年1月,納粹德軍轟濫炸英格蘭,倫敦遭受幾乎夜夜不停的空襲。這迫使霍金一家搬離海格特的家園,遷到牛津避難。他們在霍金誕生后又回到了倫敦。童年時的霍金,學業(yè)成績并不突出,但喜歡設計極為復雜的玩具,據(jù)說他們曾做出一臺簡單的電腦。1959年,17歲的霍金入讀牛津大學的大學學院攻讀自然科學,自稱用了很少時間而得到一等榮譽學位,隨后轉讀劍橋大學研究宇宙學,1963年被診斷患有肌肉萎縮癥,即運動神經(jīng)病,當時醫(yī)生診斷他只能活兩年,他雖然活下來,但在往后數(shù)十年逐漸全身癱瘓并失去了說話能力?;艚鹪吻遄约寒敃r并無酗酒,只感到自己有“悲劇性格”,并使自己沉醉于瓦格納的音樂里。直至他遇上了首任妻子簡·王爾德(Jane Wilde),兩人結婚后育有3名子女。23歲時,他取得了博士學位,留在劍橋大學進行研究工作。[編輯] 學術之路就在霍金攻讀博士學位前后,倫敦伯碧克大學(Birkbeck College)教授羅杰·彭羅斯(Roger Penrose)在1960年代初開始發(fā)展奇點理論,引起劍橋大學的研究小組注意,霍金聽畢彭羅斯的研究后,回程途中向他的老師說:“不知道如果把彭羅斯的奇點理論,運用到整個宇宙會得到甚么結果?”1970年代初,霍金與彭羅斯合作發(fā)表論文,指出如果廣義相對論是正確,宇宙大爆炸前必然有奇點存在,成為首篇重要文章,隨后成為少數(shù)認真看待黑洞的學者,他結合了量子力學及廣義相對論,于1974年3月1日,霍金在《自然》提出黑洞發(fā)出一種能量,最終導致黑洞蒸發(fā),該能量被命名為霍金輻射,引起全球物理學家重視?;艚鸬男掳l(fā)現(xiàn),被認為是多年來理論物理學最重要的進展。該論文被稱為“物理學史上最深刻的論文之一”。這數(shù)年的研究,令他迅速斐聲學術界。1975至1976年間,先后獲得倫敦皇家天文學會的埃丁頓勛章、梵蒂岡教皇科學學會十一世勛章、霍普金斯獎、 美國丹尼歐海涅曼獎、馬克斯韋獎和英國皇家學會的休斯勛章,1978年再獲阿爾伯特·愛因斯坦獎。自1979年他被聘用為劍橋大學應用數(shù)學和理論物理學院的盧卡斯教授(Lucasian Professor),牛頓于1663年亦曾出任這榮譽職位。2006年11月底更將獲英國皇家學會(Royal Society)頒授科普利獎章(Copley Medal),與愛因斯坦及達爾文齊名。1983年,霍金和吉姆·和特勒(Jim Hurtle)進一步提出“宇宙無邊界”(No Boundary Proposal),改變了當時科學家對宇宙的看法。[編輯] 大眾明星2001年霍金推出圖畫版的時間簡史-《果殼中的宇宙》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,但因書中內容極其艱深,在西方被戲稱為“讀不來的暢銷書”(Unread Bestseller),有學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》(The Universe in a Nutshell)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?;艚鹨嘣噲D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,2002年8月曾到訪杭州發(fā)表《膜的新奇世界》(Brane New World),2006年6月在香港科技大學發(fā)表《宇宙的起源》時,哄動一時,被戲稱受到“搖滾巨星”級的接待?;艚鸬穆曂?,令他多次獲邀到外地演說,常獲國家元首接見?;艚鹪?,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“星艦奇航記”中的電視系列劇“銀河飛龍”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。[編輯] 殘障及高科技輪椅近乎全身癱瘓的霍金,除了四肢不能移動,1980年代他因肺炎而接受手術后,亦失去說話能力,但憑一張高科技輪椅,他仍可能發(fā)音合成語音、通電話,以及寫下一條條艱深方程式。據(jù)報霍金正嘗試一套新系統(tǒng),讓電腦直接閱讀他腦內的信息,做到“我腦寫我口”。他說話時,會先抽動右面頰肌肉,當眼鏡上的紅外線感應器收到信息后,電腦就會自動打字?;艚鹈砍閯右幌?,浮標即可選定目標。電腦由英特爾度身訂造;語音系統(tǒng)于1980年代中由美國公司W(wǎng)ords-Plus撰寫,該公司為令霍金可以使用新的視窗XP系統(tǒng),特意為他重寫整套程序。當霍金突然發(fā)笑,面頰肌肉抽動太大,屏幕便會出現(xiàn)一堆垃圾字。電腦:由英特爾度身訂造的手提電腦,內置Pentium M1.5GHz中央處理器,有無線寬帶上網(wǎng)功能。在沒有無在線網(wǎng)網(wǎng)絡的地方,則可透過諾基亞電話上網(wǎng)卡,直撥劍橋大學的系統(tǒng) 發(fā)音:霍金使用Words-Plus公司開發(fā)的Equalizer發(fā)音程序,發(fā)音時有點像電子字典,帶有美國口音(又有說像北歐口音),他2006年在香港說,原本系統(tǒng)仍有法國口音的英文,但要是用了這套口音,恐怕太太要跟他離婚。 電話:有無線電話系統(tǒng),可直接用電腦撥出或收線 萬能遙控:輪椅備萬用紅外線遙控器,可控制電視、錄影機、聽音樂、鎖門、開關燈 儲存:霍金習慣將所有演講、論文儲入記憶碟內,理論上任何說話亦可加以儲存 電源:電池藏于輪椅之下,可同時支援輪椅及電腦運作 打字:霍金眼鏡右上方裝了紅外線發(fā)放及偵測器,只要他移動眼球,紅外線偵測到可從屏幕選出基本字母,再在屏幕下半部選字。輸入復雜公式時,他會用一個被視為毫無漏洞的程序TeX,若他輸入{-b\pm\sqrt{b^2-4ac} \over },則可得到一個二次公式(quadratic formula) [編輯] 與妻子的關系1990年,霍金與前妻珍(Jane)離婚,1995年迎娶私人看護伊萊恩。2004年初,英國有媒體指霍金遭到第二任妻子虐打,消息哄動全球。2004年1月,霍金透過劍橋大學兩度發(fā)表聲明,指責有關消息失實,并表示“我全心堅決駁斥說我遭到虐待的說法。媒體的報導純屬虛構,有人散播這樣不實的消息,令我感到失望?!闭洌↗ane)寫有《霍金:前妻回憶錄》(上)(下)。然而,外界傳出霍金身上出現(xiàn)多處神秘傷痕,手腕骨折,臉部和嘴唇有很深的切口,同年3月,英國警方正式向霍金問詢,了解有關情況,并查問部分霍金前護士索取資料,但由于霍金并未合作,英國警方最終未能起訴任何人。早在2000年,警方亦曾對霍金的意外受傷感到懷疑,但霍金當時拒絕配合,令調查終止?;艚鸬呐畠郝段鳌せ艚鹪谠L問中曾說,約2000年已發(fā)現(xiàn)父親身上有傷痕,但是父親說是他不小心自己弄傷的,她未有在意。[編輯] 霍金宇宙論自1970年代,霍金先后與不同學者,提出多項學說,改變人類對宇宙誕生的看法。其中由他與另一名學者彭羅斯(Roger Penrose)合著的奇點定理,提出時間及宇宙是有起點和終點,肯定了同時代其他人開創(chuàng)的宇宙大爆炸學說,推翻古典物理學有關時空是永恒存在的學說;按照該項定理,他進一步提出具有革命意義的“宇宙無邊論”(No Boundary Proposal),該論說指出,在擴張中的宇宙外,并沒有任何人類認知的“空間”存在。在黑洞研究上,他亦提出多重創(chuàng)見,認為黑洞并非完全漆黑一片,相反,黑洞會發(fā)出一種輻射(后來被稱為霍金輻射),這種輻射(能量)以極緩慢的速度離開黑洞后,亦即意味黑洞能量會耗盡,造成黑洞蒸發(fā)現(xiàn)象。[編輯] 學說背景在古典物理學中,一般相信時間和空間,是一個獨立于自然界的概念,可以永久存在,但1915年,愛因斯坦發(fā)表廣義相對論中提出,時間和空間并非絕對,不再是獨立于事件的背景,人類對時間的看法出現(xiàn)革命性的轉變。1920年代,埃德溫·哈勃利用100英寸的望遠鏡觀天時,發(fā)現(xiàn)恒星并非均勻分布于整個空間,而是聚集在稱為星系的集團之中。他同時發(fā)現(xiàn)幾乎所有星系,都出現(xiàn)紅移現(xiàn)象,即它們即飛離我們,而星系離開我們越遠,飛離的速度亦越快。這項發(fā)現(xiàn)帶來新的問題,在更早的時候,所有星系是否離我們更近,甚至有一個宇宙的開端。當時科學家曾嘗試解釋這種現(xiàn)象。1948年英國學者邦迪、高爾德和霍伊爾提出的穩(wěn)恒態(tài)理論,提出宇宙會穿梭于擴張和收縮兩種狀態(tài),但并沒有開端;俄國學者利弗席茲和哈拉尼科夫則提出,物質若沒有嚴格對稱的收縮,最終會引起反彈,而密度保持有限,這亦避免了宇宙有開端的說法。這理論提出時,霍金當時21歲,正在攻讀博士學位。[編輯] 奇點定理霍金當時并不相信這些學者的證明,于是聯(lián)同當時已研究奇點的彭羅斯發(fā)展一套數(shù)學公式,證明宇宙不能反彈。該學說認為,如果廣義相對論正確,宇宙起源將在存在一個奇點。當時,奇點一般被視作黑洞的中心,內里有密度無限強、引力無限重、限時空曲率無限大,霍金當時設想,若重新走回宇宙誕生之時,全部物質聚成一點,這亦即為奇點。1965年10月,人類發(fā)現(xiàn)一種散布于空間的的微波背景輻射。這些能量極度微弱,能量值遠低于一臺微波爐,但科學家發(fā)現(xiàn),要合理解釋這種輻射,宇宙早期必定非常熱,隨著宇宙膨脹,輻射持續(xù)冷卻,最終才會有出現(xiàn)微波背景。這一學說,進一步確認宇宙早期曾經(jīng)出現(xiàn)大爆炸。不過,霍金因應廣義相對論,雖然解釋了宇宙源自一個“奇點”,這些定理未能說明宇宙如何開始?;艚鹫J為,這代表廣義相對論在“奇點”中失效,該理論只能預測宇宙如何演化,未能預言它如何起始,霍金于是試圖合并量子理論及廣義相對論,期望能解釋整個宇宙從誕生、以至演化的過程。簡而言之,廣義相對論是處理極大的物理現(xiàn)象,而量子力學則處理極小尺度的結構。直至今日,科學家相信,若有人成功合并兩套理論,則有可能成為一套更具一般性的理論,解釋空間中任何物理現(xiàn)象,這亦即物理學界一直追求的所謂大一統(tǒng)理論?;艚鹱罱K未能發(fā)展出這套理論,但科學界一般認為他的研究,為人類邁向大一統(tǒng)理論踏出重要一步。[編輯] 黑洞蒸發(fā)1970年中以前,科學家一直相信黑洞只會吸進物質,四周“渿黑”一片,當吸引更多物質時,黑洞的質量亦隨之上升,霍金另一創(chuàng)見是指出,黑洞不是真的很黑(Black Hole ain't so black),而且黑洞內存在溫度。有溫度的物質自然會釋放輻射,由于輻射是一種能量,黑洞最終因耗盡能量而消失,即所謂“黑洞蒸發(fā)論”。霍金這次發(fā)現(xiàn),拜量子力學所賜。過去科學家以為黑洞內的“真空狀態(tài)”,代表內里沒有任何物質,但霍金約1974至1976年指出,如果量子力學正確,人類從極度微觀中觀看宇宙的“真空”時,會發(fā)現(xiàn)一對對的光子不斷產生,但能量在真空中無法保持固定值,令這些成相成對的光子不斷搖晃,最終消滅。他相信,當黑洞質量越少,釋放光子的速度越快,加速黑洞的消失。這種從黑洞中釋出的能量,被稱為霍金輻射,但由于這種輻射極其微弱,科學界至今雖然公認它在理論上可行,仍未能從觀察中發(fā)現(xiàn)它的存在。這亦說明,即使霍金輻射是真實存在,但其能量過弱,意味黑洞要經(jīng)過極長時間后,才能耗盡能量,造成蒸發(fā)。[編輯] 應用性未確立若比照相對論及霍金的學說,前者對重力及能量的描述,為人類帶來核電、核彈,但霍金的宇宙論,仍未能直接應用于現(xiàn)代科技?;艚鹨嘣匝裕m然近年宇宙論有長足發(fā)展,但仍有多個宇宙謎團并未解開:“我們觀察到,宇宙的膨脹在長期的變緩之后,再次加速。對此理論還不能理解清楚。缺乏這種理解,對宇宙的未來還無法確定。它會繼續(xù)地無限地膨脹下去嗎?暴脹是一個自然定律嗎?或者宇宙最終會再次坍縮嗎?新的觀測結果,理論的進步正迅速涌來。”