70岁后的霍金:无论如何,就是要「留神看这片天」!

作者: / / 时间:2020-08-11 / / 浏览量: 983次

二〇一六年──作案兇器

霍金在一月二十六日和二月二日担任声誉卓着的「瑞思讲座」(Reith Lectures)主讲人,这个年度现场广播讲座是为了褒扬约翰.瑞思(John Reith,即BBC首任总干事瑞思勋爵)创办的公共教育广播传统而设。霍金追溯黑洞研究历史以及他本人的参与事迹。他指出,资讯流失悖论之解,或许就是以费曼之宇宙观为本的构想。费曼认为宇宙并非具有单一历史,而是有许多不同的可能历史。随后霍金继续介绍新的解说──「超平移」(super translations)──也就是稍早他、佩里和斯特隆明格三週之前才发表的论点。他劝听众最好是「留神看这片天。」媒体更迫切地拿他的推测来当素材,报导一颗够大的自转黑洞有可能构成通往另一处宇宙的单向管道。霍金强调「单向」,并告诉听众,即便他这般热爱太空飞行构想,不过「我是不会去尝试的」。

两次讲座霍金都比以往对上帝宽容一些。他提到拉普拉斯(Laplace)回应拿破仑质疑的着名答覆,解释了该如何把上帝纳入拉普拉斯的科学观──「我向来都不需要那项假设」──接着他评述说道,「我想拉普拉斯并不是主张上帝不存在。他只是认为,祂并不插手违反科学定律。那肯定就是所有科学家的立场。」

70岁后的霍金:无论如何,就是要「留神看这片天」!
「不是庸才」:牛津大学部就读时期:担任学院划艇艇长在河上取胜。
70岁后的霍金:无论如何,就是要「留神看这片天」!
在划艇俱乐部一次聚会时起鬨(史蒂芬捏着手帕挥舞)。

略超过一週之后,二月十一日的新闻报导了一起期盼已久的突破发现,时机恰到好处,完美尾随霍金的黑洞讲座之后成真:故事的开始相当合宜,那是很久很久以前,发生在很远很远的星系。两颗黑洞(各为二十九和三十六倍于太阳质量)以将近光速之半惨烈互撞,形成单独一颗黑洞,也把合併成的质量部分转换为能量,放射出阵阵重力波。这些波动传播跨越太空十三亿年,在二○一五年九月十四日北美东部时区上午五点五十一分传抵LIGO。资料经严谨分析,五个月后,LIGO实验室执行董事大卫.莱兹(David Reitze)在华盛顿特区一次记者招待会上透露,「各位女士各位先生,我们侦测到了重力波。我们办到了!」这项发现是黑洞存在的第一项直接证据。理论验证和间接观测证据早已有之,然而这可是「作案兇器」啊!

LIGO含两台侦测器,分别座落在华盛顿州和路易斯安那州。预料当重力波扫过地球时,两台侦测器几乎会同时侦测得知,不过并不是完全同步。从二○○二年LIGO启用迄至二○一○年关机做重要升级这段期间,完全没有出现这种现象。升级作业几乎立刻带来回报,150914号重力波传抵路易斯安那侦测器。百分之一秒后,波动在华盛顿州现身。从南到北顺序显示波动源头是在地球南半球天空。

霍金热情恭贺他的老朋友索恩,以及LIGO团队,并强调这项发现对天文学的未来,具有何等重大的意义:「在此之前,我们的宇宙探勘还只运用了光、无线电波和其他电磁辐射。重力波提供一种全新的方法来检视宇宙。《科学美国人》的塞斯.佛莱契(Seth Fletcher)详加说明:

霍金又说,「我们可以指望能见到纵贯宇宙历史的黑洞。使用这些黑洞构成的宇宙距离等级阶梯,应该会极端準确,还能补足现存以超新星等为基準的距离阶梯之不足……甚至我们还说不定能够见到,在非常早期宇宙可能达最高极端等级能量之大霹雳阶段留下的残迹。」迄今观测到的体系之诸般特性,正顺利地逐步验证霍金在一九七○年提出的预测,也就是当两颗黑洞合併,最后所得黑洞的範围,等于或大于先前两黑洞範围之和。料想未来的观测当能就他的预测提供比较严谨的测试。

三月过得比较安静。不久「英国脱欧」公投就要在六月举办,霍金呼吁英国不要脱离欧盟,这样的呼声,许多选民后来都决定不予理会。霍金读圣奥尔本斯学校时的数学老师通过初选,角逐瓦尔基基金会全球教师奖(Varkey Foundation Global Teacher Prize)时,他向「塔塔先生」致敬:「他的课堂很活泼,很令人振奋。所有事情都可以提出辩论。我们一起製造我的第一台电脑。谢谢迪克兰.塔塔(Dikran Tahta),我今天当上了剑桥的数学教授,以萨.牛顿当初担任的职位。当我们每个人思索自己这辈子能做什幺时,很可能就因为某位教师,我们才能办到。」还有,为了嘉惠创新教育,霍金让「科学快打」(Science Kombat)电玩使用他的「角色」。电玩设了八个游戏格斗科学家,各具六项基本攻击手法,还有两项「特殊攻击」技能。达尔文使用「演化攻击」;居里夫人使用的超能力是放射性;霍金的是黑洞。玩家必须把各角色的「超能力」和该角色的科学串连在一起。

春季期间,出版计画逐步进展,伦敦寰宇出版社为霍金推出了行动应用程式,把他的大卖畅销书《时间简史》带给新一群读者。霍金开始投入为那款应用程式更新好几个篇章,纳入他有关无边界构想方面的最新思维,也提供多方领域的相关新资讯,包括暗能量、资讯悖论、永恆膨胀、微波背景辐射之观测,以及重力波的发现。该应用程式在二○一六年九月发表。

四月十二日星期二,霍金加入中国社群媒体平台──微博(Weibo),不到一个小时就累积了超过百万个好友和追随者。到了週末,数字更增长到了三百四十万。他的第一篇贴文开头就说,「问候我在中国的朋友。实在等太久了。」接着他提到他几度拜访中国,并在结语表示:「期望透过这个网页能和各位多聊聊我的生活和工作,也盼望得到各位的迴响。」下一篇文字很快就贴出,回覆了一道有关中国哲学家庄子的问题,内容非比寻常:

「我们怎幺知道自己是活在我们的梦中或者是活在实境──我们完全不知道,或许也不可能知道!庄子梦到化为蝴蝶──也许是因为他热爱自由。我有可能梦到宇宙,接着还纳闷,宇宙是否梦到我。我们必须不断努力来认识存在的基本问题。或许我们就会明白,蝴蝶──和宇宙──是不是真的,或者只存在我们的梦中。」

同个星期二,霍金和俄罗斯物理学家暨亿万富翁,尤里.米尔纳(Yuri Milner)以及脸书协同创办人,马克.祖克柏(Mark Zuckerberg)共同宣布了一项计画,这称得上是自从一九六一年五月,美国总统约翰.甘迺迪宣布送人上月球的计画以来,最大胆,也最令人振奋的壮举。霍金解释,「『突破摄星』(Breakthrough Starshot)是未来的太空任务,会派出好几千艘细小的『毫微探测器』,以五分之一光速航行,前往两千倍于迄今最远太空任务所及距离之外,借助光束、光帆和迄今所建造的最轻型太空船,我们可以启动一项任务,在一个世代期间抵达南门二(半人马座α),」他宣布。

超强雷射能够用来推动这种太空船的构想,最早在一九七○年代出现,由美国物理学家/航太工程师/科幻作家罗伯特.福尔沃德(Robert L. Forward)构思成形。这项方案要能落实,必须面对种种艰鉅的技术难题,所以看来并不像实际可行的计画,还比较像是他比较离奇的科幻构想。不过那项构想有很札实的科学基础,如今又过了四十年,雷射技术、微型化、微电子学和奈米技术都有长足进展,科幻看来已经有可能成真。

摄星方案第一项真正创新的相关理念是,太空船的推进系统不必随太空船一道航行。那可以是种极端庞大、沉重,威力十足的装置──能发出几十亿瓦的雷射束──而且始终不离开地球。根据爱因斯坦的相对论,儘管光没有质量,却仍具有动量,所以光触及镜面时,仍会施出微小的压力。只要有极亮光线和几无丝毫重量的镜面,这股压力就能推动镜面。

既然不搭载引擎和燃料,太空船就不必比邮票大上多少。哈佛大学札克.曼彻斯特(Zac Manchester)已经设想出那种大小的卫星,而且以硅「星片」(starchip)作为载具也完全可行,可以在上面加装微型摄影机和电脑、一台通讯用雷射,以及一小片钸来提供太空船动力。毫微太空船还会需要一张比本身尺寸大许多的帆。

根据加州大学圣巴巴拉分校的菲利普.卢宾(Philip Lubin)所述,船帆必须只反射特定波长(即雷射光波)的光线,对其余波长全都透明。卢宾是摄星团队成员,他的研究启发了该计画的早期规画。帆上玻璃层的厚度只达几十颗原子。帆和太空船的总质量只有五克。这批微小的太空船可由一艘母船搭载升空,逐一释出,等候地表雷射束冲击,送它们上路。

依计画地基推进系统由分布在一处高海拔空旷沙漠地带的几套雷射共组而成,发射时,这组雷射的输出聚焦构成一道千亿瓦光束,向毫微太空船船队的光帆射去,约短短十分钟,就让它们跨越前往火星轨道的三分之一路途,并以船上通讯雷射向发射阵列发回资料。船队不到二十年就能抵达最接近的恆星。

不用说,涉入这项宏大计画的(迄今总计)二十五位顶尖科学家组成的国际团队,肯定要面对种种艰鉅挑战。如何保护毫微太空船在高速航行时,不受星际间尘埃等物体的冲撞。如何屏蔽对宇宙射线高计量辐射有超高灵敏反应的微晶片。如何让太空船在果真受损时有办法自行修复。如何让雷射射束对焦,以免在外太空摧毁卫星,或造成其他损坏。地球大气会散射光线,只有部分雷射射束能抵达毫微太空船,该如何补偿这种现象。

70岁后的霍金:无论如何,就是要「留神看这片天」!
「比以往更快乐」:剑桥生活,一九六○年代早期,史蒂芬和洁恩在结婚日合影。
70岁后的霍金:无论如何,就是要「留神看这片天」!
史蒂芬抱着儿子罗伯特。

另一项挑战是筹措资金。和迄今的重大太空任务不同,摄星计画会由私人出资促成。米尔纳估计,费用介于五十亿到百亿美元。到现在为止,他个人已经投资了一亿元,作为种子资金,而且他和祖克柏都很热心延揽其他人赞助。

倘若这一切都能落实,霍金和我(因为我们同龄)以及我们的同时代民众,或有可能活着见到头一批毫微船队在距今二十年后启程,不过也许活不到太空船约在又二十年后航抵南门二,也或许等不到抵达时发出的头一批资讯在四年过后传抵地球。不过,本书读者或许有机会见到所有这些想像力、科学成就和金融投资所结出的果实。「地球是个美妙的地方,」霍金表示,「不过它也许不会存续到永远。迟早我们必须仰望星辰。突破摄星是那趟旅程非常令人振奋的第一步。」

六月时,他启程踏上一段比较短的行程,同样搭邮轮前往特内里费岛,参加第三届斯塔尔慕斯节。第一届斯塔尔慕斯节是向俄罗斯太空人加加林(Yuri Gagarin)致敬。第三届斯塔尔慕斯节──集声、光、音乐和大众科学讲座之大成──的标题称为「超越地平线:向史蒂芬.霍金致敬」(Beyond the Horizon:A Tribute to Stephen Hawking)。这次与会人士多达一千两百人。杰出科学家、太空人和诺贝尔奖得主,以及来自世界各地的科学传播者、音乐家和有幸得到入场券的其他人士齐聚一堂。在那之前一年,霍金已经向伦敦皇家学会公布「史蒂芬.霍金科学传播奖」(Stephen Hawking Medal for Science Communication)成立计画,并打算在第三届斯塔尔慕斯节颁发,来彰显:

他亲自选出三位获奖人。包括从科学界遴选的萨里大学(University of Surrey)的理论物理学家吉姆.艾尔-卡利里(Jim Al-Khalili)、从影视界选出的科学记录片《粒子狂热》(Particle Fever),以及从艺术界遴选的作曲家汉斯.季默(Hans Zimmer)。第三届斯塔尔慕斯节火力四射的终场请来了摇滚乐团奇咒(Anathema)演出平克.佛洛伊德(Pink Floyd)的歌曲《不停说话》(Keep Talking)。那首曲子呼吁栖居这处疏离世界的所有民众,都要不停相互对话。就斯塔尔慕斯节的背景,霍金在台上由聚光灯照亮身形,《不停说话》有特别深远的共鸣。听了这首曲子,有谁能不想到,眼前这个人要如何努力挣扎来讲出每一个字眼,儘管处境日益艰困,他依然在全世界为正义、人权和人类的未来热情发声。演唱的目的是吁请他别放弃,也提醒重视他所褒扬的科学传播者以及他们的世界各地同行所扮演的重大角色。

动身前往参加第三届斯塔尔慕斯节之前一个月,就在获颁BBVA基金会知识前沿奖(BBVA Foundation Frontiers of Knowledge Award)之际,霍金业已回归二○一二年残奥开幕式主题之一:对我们人类处境的真正认识,以及对我们的问题的解决做法,不能单靠科学来达成。我们必须持续投身科学工作,不过也期许有见多识广,责任重大的民众,採行合宜方法来运用科学答案和发现:

科学研究以实验和观测资料来检核其一致性。我们的公众生活必须像这样具有更严苛的理智要求,来协助我们面对全球的挑战。有好些大问题必须求解,而这也需要对科学有兴趣、能潜心投入,并具有相当科学知识的新一代人士来参与。我希望科学和技术能为这些问题带来解答,不过仍必须仰赖人力,得靠有知识和认识的人类,来落实解决之道。

从他七十岁生日起,往后几年期间,史蒂芬.霍金的注意焦点出现明显转折,纳入了他认为对人类存续不可或缺的一些目标,不过他投身从事的科学,也比以往都更侧重于前沿部分──惠勒所称「世界的炽烈壁垒」。霍金向他的老师塔塔献上致敬词,开宗明义便讲:「一切都从爱的种子开始。音乐之爱、历史之爱……对我来讲,则是科学之爱。」而且迄今依旧。

无论如何,就是要「留神看这片天!」

书籍介绍

《时空旅行的梦想家:史蒂芬.霍金(2017年全新增订版)》,时报文化出版
.透过以上连结购书,《关键评论网》由此所得将全数捐赠儿福联盟。

作者:吉蒂.弗格森
译者:蔡承志

「我叫做史蒂芬.霍金,是物理学家、宇宙学家,也是梦想家。」

爱因斯坦之后,当代最杰出的物理学家也是影响人类进程的大科学家本书为最具代表性的霍金传记

作者吉蒂.弗格森是位科学作家,与霍金相识二十多年,曾协助霍金完成大作《胡桃里的宇宙》。这次由她再次出击,以报导文学的笔调,记述霍金的童年生活、和疾病搏斗的历程,以及致力追寻物理、宇宙科学知识的过程,侧写有关霍金的人生事蹟!

霍金说,身体和精神不能同时残缺,无论命运有多幺糟,我们都要有所作为,如果没有梦想,宛如没有灵魂的躯壳。这是一本最能了解霍金的传记,记载从霍金出生到二〇一六年的所有记事。透过本书,你将能一窥霍金的生活、学术研究外,更可以了解他的人生哲学。不仅是科普爱好者必读的大书,也是科学门外汉探究霍金宇宙思想、非凡一生,不能错过的经典大作。

70岁后的霍金:无论如何,就是要「留神看这片天」!



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