史蒂芬·霍金 「一顆恆星剛剛出現在宇宙中」

2021-01-12 TechWeb

[摘要] 「霍金是少有的,沒有人像他那樣如此加深我們對重力、空間和時間的認識。」英國天體物理學家、霍金的同事兼同學馬丁裡斯如此評價他對人類作出的貢獻。

時代周報記者 梁耀丹

50多年來,時刻面臨死亡成為了史蒂芬·霍金生活中的一部分。

霍金曾對英國《衛報》說:「過去49年,我一直活在可能英年早逝的前景中。我並不害怕死亡,但我也不急著死去,我還有很多事情要做。」

但在3月14日,這位在輪椅上以驚人的意志力度過了40多年、對物理學和宇宙理論作出巨大貢獻的科學家最終還是去世了,享年76歲。

這位科學明星與世長辭後,引發了全世界範圍的集體緬懷潮。

劍橋岡維爾與凱斯學院降半旗表示默哀。英國首相德蕾莎·梅伊在社交網站向霍金致意,指霍金是這個世代最偉大的科學家之一,擁有出色而非凡的頭腦。理論物理學家兼宇宙學家勞倫斯克勞斯在推特上寫道:「一顆恆星剛剛出現在宇宙中。我們失去了一位了不起的人。」

霍金的孩子露西、羅伯特和蒂姆發表了一份聲明:「我們深愛的父親今天去世了,他是一位偉大的科學家,一個非凡的人,他的工作和成就將會持續影響這個世界多年,他堅韌不拔的勇氣、他的幽默感激勵了世界各地的人們。他曾經說過,如果這個宇宙不是你所愛的人的家園,那它就不是一個宇宙。」

這一天恰是另一位偉大物理學家愛因斯坦的生日。但在生前,霍金堅持認為他不是另一位愛因斯坦。「霍金是少有的,沒有人像他那樣如此加深我們對重力、空間和時間的認識。」英國天體物理學家、霍金的同事兼同學馬丁裡斯如此評價他對人類作出的貢獻。

早慧但「懶惰」的學生

霍金出生於英國牛津,出生當天剛好是現代科學之父伽利略·伽利萊逝世300年的忌日。他的父母都畢業於牛津大學,在家中的四個孩子中,霍金排名老大。

霍金從小就對動手組建玩具感興趣。在霍金個人自傳《我的簡史》中,他提到:「我以為這些遊戲……都是來自要了解系統如何運行和如何控制它們的強烈願望……我對宇宙學的探索滿足了這個需求。」

在牛津大學獲得自然科學學士後,霍金考入劍橋大學研究宇宙學。據霍金本人在自傳中回憶,這段時期的他是一個早慧、對宇宙學極其感興趣但又略為「懶惰」的學生。

也就是在這段時期,霍金髮現自己動作越來越笨拙,時常不知緣故地摔跤。21歲,霍金被確診患上肌肉萎縮性側索硬化症(俗稱「漸凍症」)。醫生認為,他只能存活兩三年的時間。

「我覺得這很不公平,為什麼這會發生在我身上。」霍金在自傳中寫道。

霍金患上了嚴重的抑鬱症,並反覆夢見自己被處決。但在醫院目睹了一個患白血病的男孩死去,他產生了一種新的目的感。「當你面臨早亡的可能性時。」霍金曾回憶說,「這讓你意識到生命是值得活的,而且你想做很多事情。」

疾病似乎趨於穩定。雖然霍金慢慢地失去了對肌肉的控制,但他仍然能夠短距離行走,執行簡單的任務,儘管很費力,比如穿衣和脫衣服。

也就是在這段時期,霍金邂逅了他的第一任妻子潔恩·懷爾德。1965年,霍金與懷爾德結婚,兩人一共育有三個孩子。霍金曾說,這段婚姻給了他「生活的一部分」。

在導師的鼓勵下,他重拾學業,開始攻讀博士。也就是在這一時期,霍金在學術方面取得第一次重大突破。當時他和羅傑·彭羅斯將宇宙的黑洞數學運用到了宇宙中,並表明在我們遙遠的過去存在一個時空奇點,一個無限彎曲的時空區域,這就是宇宙大爆炸的起點。導師曾驕傲地表示,「霍金的學術成果堪與艾薩克·牛頓相提並論」。

這位不羈的天才不習慣於身體被束縛。他在20世紀60年代開始使用拐杖,但長期以來一直使用輪椅。在他放鬆時,他曾因在劍橋的街上狂野駕駛而臭名昭著,更不必說在大學舞會上故意壓過學生的腳趾和隨意旋轉。

年紀輕輕就站在科學高峰

在對於奇點的研究告一段落之後,霍金開始轉移焦點。1971年,他發表了幾篇重要論文,闡述了原生黑洞的存在以及黑洞的無毛定理和黑洞熱力學第二定律。1972-1973年間,霍金又與傑姆斯‧巴丁、布蘭登‧卡特合作提出四條黑洞熱力學定律。

馬丁·裡斯(Martin Rees)是霍金在劍橋大學的同事,也是霍金研究生時期的同學。馬丁回憶這段時期時表示:「他當時看起來很虛弱,但卻年紀輕輕就站在了科學的高峰,以至於我們大多數人懷疑自己能否進一步攀登。」

與此同時,霍金的言語功能卻逐年退步,到了20世紀70年代後期,只剩下他的家人和最好的朋友能夠聽得懂他的話。為了與其他人通話,他必須依賴翻譯。由於逐漸失去寫字能力,他自己發展出一種替代的視覺性方法,他在腦裡形成各種不同的心智圖案與心智方程,可以在腦海中進行數學計算並思考物理問題。

「我經常會把他的輪椅推到他的辦公室,他會讓我打開一本關於量子理論的深奧的書。他會靜坐不動幾個小時,他甚至無法自行翻書。」馬丁回憶道,「我心想,他失去了身體上的力量時,他心裡會在想什麼。」但在一年後,霍金提出了他有史以來最好的想法。

1974年,霍金髮表了《黑洞在爆炸嗎》一文,轟動了整個宇宙學學界。在論文中,他把量子理論效應引進了黑洞研究,證明了從黑洞視界附近會蒸發出各種粒子,這種粒子的譜猶如來自黑體的輻射。

霍金一系列激進的學術成果把他推上了人生的巔峰。1974年,他成為英國最負盛名的科學機構—皇家學會中年齡最小的一員,年齡32歲。盧卡斯數學教授席位是劍橋大學授予物理學者的一個最高榮譽職位。1979年,霍金成為第十七位盧卡斯教授,這個職位之前曾由牛頓擔任過。

霍金的開創性貢獻一直持續到20世紀80年代。他證明了廣義相對論的奇性定理和黑洞面積定理,提出了黑洞蒸發理論和無邊界的霍金宇宙模型,在統一20世紀物理學的兩大基礎理論—愛因斯坦創立的相對論和普朗克創立的量子力學方面走出了重要一步。

霍金的疾病促使他更加努力地工作,同時也促成了他兩次婚姻的崩潰,他後來在自傳中寫道。

科學家並不是搖滾明星

1987年,霍金感染了嚴重的肺炎。接受氣管切開術後,霍金從此再也不能發聲。在進行氣管切開手術時,他有一本草稿。他希望通過出一本書,向廣大的讀者介紹他的想法,並為他的小孩留下一些東西—他們當時還是大學生。在肺炎康復期間,他在編輯的幫助下恢復了工作。

這本書後來被起名為《時間簡史》。當它的美國版剛出現在市面上時,印刷商搞錯了一個地方:書中的一張照片倒過來了。出版商試圖召回這些存貨,但令他們驚訝的是,這批書已經被一搶而空。至今,霍金的著作《時間簡史》仍是世界上最為成功的科普書籍,被翻譯成40多種語言,銷量超過1000萬冊。

霍金再也不能講話了,但他樂觀地表示:「我不必講課或教授本科生,也不必坐在冗長乏味的費時委員會上,所以我可以一直致力於研究。」

霍金的心靈仍是自由的,他是一個在自己的專業領域和生活中如此不斷追求極限的人。他前往全球各地參加科學會議;拜訪南極洲等各大洲;他還參演電影,為動畫配音,在裡面飾演自己本人;他乘坐熱氣球慶祝他的60歲生日,同一周,他還在劍橋的一個角落裡摔傷了他的電動輪椅,摔斷了他的腿。

2007年4月,在他65歲生日的幾個月後,他乘坐專門配備的波音727飛機參加了零重力飛行,該飛機是一種類似過山車的飛行器,可以產生短暫的失重。

當被問及為什麼他會冒這樣的風險時,霍金說:「我想表明,只要沒有精神殘疾,人們不需要受到身體殘疾的限制。」

他並不喜歡自己的殘疾被刻意強調。「除了愛因斯坦之外,科學家並不是眾所周知的搖滾明星。我之所以成為世界上最有名的科學家,部分原因是因為我適合殘疾天才的刻板印象。」他說。

此時此刻,回想這位科學家的生前,人們也許會想起霍金說過的一句話。他曾說:「請記住仰望星星,而不是在你的腳下。試著理解你看到的東西,並對宇宙保持好奇心,無論生活如何艱難,總會有一些事情可以做,並且成功。重要的是,你不要放棄。」

相關焦點

  • 宇宙中的第一顆恆星是什麼時候出現的?
    圖片來源:NASA/ESA/ESO/Wolfram Freudling等當我們今天看向宇宙時,其中估計有兩萬億個星系,平均每個星系包含約數千億個恆星,這意味著我們可以在可觀測宇宙中觀測到大約10^24顆恆星。
  • 宇宙中最大的恆星是哪一顆?
    這篇文章最初發表於2008年,但是為了和我們對宇宙的逐漸深入的了解同步,它已經更新了幾次。我六歲的女兒總是有特別多的問題。幾天前我們從學校開車回家的途中,她就在追問我宇宙的本質。她有一句有趣的話是這樣:「宇宙中最大的恆星是哪一顆呢?」
  • 科學家發現宇宙中第一顆同時環繞三個恆星運行的行星
    剛剛!宇宙中最稀有的行星被發現了!據最新消息稱,科學家發現了可能是宇宙中第一顆同時環繞三個太陽運行的行星因此被稱為最稀有的行星,而該行星可能潛伏在獵戶座的鼻子裡!研究人員說,這樣一顆行星的存在是解釋這個系統的結構失衡的重要原因,不僅如此,如果得到證實,這個遙遠的世界也將成為已知的第一個單顆行星同時圍繞三個太陽運行的例子。宇宙中的大多數太陽系都是由雙星對組成的,這兩顆恆星圍繞著一個共同的重心圍繞著一個軌道運行。(最近的一項研究表明,即使是地球的太陽,也可能有一個久違的孿生兄弟潛伏在海王星之外的某處)。
  • 宇宙中最極端的恆星
    這就是大多數恆星瑰麗的一生。但是就像人一樣,有些恆星也有著截然不同的經歷。所以,接下來我們不妨快速了解一下宇宙中一些最極端的恆星。儘管確定任何一顆恆星的確切特徵不容易,但據我們了解,宇宙中最大的恆星是盾牌座UY——直徑是太陽的1700倍  和DC宇宙一樣,有時候天文學家在描述某些真正非凡的東西時,採用的最簡單粗暴的方式就是在名字前面加上
  • 宇宙奇觀:黑洞潮汐力將一顆恆星撕裂
    據國外媒體報導,科學家發現ASASSN-14li系統內中出現了潮汐力瓦解某個天體的現象,最新的推測顯示,這是黑洞把一顆恆星毀滅的場景。當一顆恆星太靠近黑洞時,黑洞產生的潮汐力會撕裂這顆恆星,一些恆星碎片會被高速分裂,比如進入黑洞的吸積區,或者被拋射進入宇宙空間中。
  • 第一顆恆星是何時出現的?基於大爆炸,科學家給出了一個時間區間
    宇宙大爆炸理論特別強調了第一批恆星出現的時刻。那麼,第一顆恆星是何時出現的呢?要理解這個問題,那你需要返回到零時間「標記」。我們的宇宙來自一個「奇點」,這個奇點是一個具有無限高溫的物質點。宇宙最早的時代是普朗克時代,根據科學家的說法,它只持續了10-43秒。
  • 宇宙最明亮的浪漫:燃燒一顆恆星來說再見
    【每日科技網】   超新星,它指的並不是哪一顆星球或者哪一類星球。而是指的恆星演化過程中的一個階段。全稱為超新星爆炸。超新星爆炸的意思是某些恆星在演化接近末期時經歷的一種劇烈爆炸。
  • 科學家發現一顆恆星,比宇宙早出現了2億年,顛覆宇宙大爆炸?
    HD140283(瑪士撒拉星)是宇宙中最古老的恆星,它有145億年的歷史了,這個數字很難讓人理解,畢竟我們的宇宙只有138億歲。這怎麼可能?怎麼可能有比時空和整個宇宙更早出現的東西?除此之外,在6個月的時間裡,邦德還研究了視差效應,也就是一顆恆星的視差位置相對於遙遠背景的改變相對於觀測者的位置,這可以讓你更好地計算恆星的亮度,和它到地球的距離之間的比率。在這項研究中,恆星的年齡越老,其亮度就越暗,這並不能證明之前估計的恆星年齡是正確的。所以他認為,在最初的計算中出現了錯誤,恆星的年齡是通過核反應的速率來測量的。
  • 宇宙第一顆恆星出生的時間?科學家有線索了!
    根據目前理論,我們知道人類出現的時間最早可追溯到700萬年前,那時候正是古猿轉變為人類始祖的雛形,相當於人類正式形成的伊始。那麼宇宙呢?我們知道宇宙第一顆恆星是什麼時候形成的嗎?一項新的研究表明,宇宙中最早的恆星形成的時間甚至比天文學家想像的還要早。
  • 一顆恆星怎麼比宇宙的年齡還大?
    太空之謎:如果宇宙有138億年的歷史,那麼一顆恆星如何超過140億年的歷史呢?天文學家一直在天秤座中觀測一顆離地球約190光年的奇異恆星。它以每小時130萬公裡的速度快速穿越天空。但更有趣的是,HD 140283(也就是眾所周知的瑪土撒拉)也是宇宙中最古老的恆星之一。
  • 我們在銀河系又發現了一顆古老恆星,幾乎與宇宙同齡!
    這意味著它是宇宙中最古老恆星之一,可能是138億年前宇宙大爆炸後形成的第二代恆星,這顆令人難以置信的貧血恆星,可能形成於大爆炸之後的幾億年,其鐵含量僅是太陽鐵含量的150萬分之一。  我們之所以判斷它是一顆古老恆星,是因為宇宙形成較早期幾乎沒有金屬,第一批誕生的恆星主要成分是氫和氦,它們的質量很大,溫度很高,壽命非常短暫,這些早期恆星被稱為「第三種群恆星」,之前科學家從未觀測過。
  • 科學家第一次觀察到一顆恆星在超大質量黑洞中被撕裂
    科學家捕獲了由超大質量黑洞撕裂而來自恆星的脈衝,使他們能夠更好地了解這些極端空間區域的物理特性。恆星黑洞 - 就像一顆巨大的恆星中心坍塌時形成的那樣,形成一顆超新星。科學家第一次觀察到一顆恆星在超大質量黑洞的事件視界中被撕裂 - 並且已經使用這些數據來估計黑洞旋轉的速度。該研究結果發表在「 科學」雜誌上,專注於距離我們近2.9億光年遠的超大質量黑洞。
  • 它是一顆古老恆星,年齡可能在140億年左右,比宇宙的年齡還要大
    所以早期宇宙的物質就是能量大爆炸瞬間產生的超強能量轉化而來,其中99%以上是氫和氦。有了氫和氦,後來才會有恆星的誕生,因為恆星主要組成物質就是氫和氦。由此可見,理論上來說,宇宙中是不可能存在比宇宙年齡還大的天體,這一點相信朋友們都能夠明白。可如果科學家在宇宙中發現了一顆比宇宙年齡還大的天體呢?可能有人會說了,這怎麼可能?
  • 首次出現!科學家發現一顆恆星坍縮後,行星竟然能正常生存
    宇宙中存在各種各樣的天體,有些天體之間存在「傳承」的關係,比如小質量恆星的演化到了末期後會逐漸演變成白矮星,大質量恆星的演化到了末期後會逐漸演變成中子星甚至是黑洞。恆星之所以擁有著和行星不一樣的命運和歸宿,是因為它們內部存在強大的驅動力——核聚變反應,也就是說核聚變反應的情況決定了恆星的形態。
  • 當一顆恆星撞上另一顆恆星時,會發生什麼?
    當我們看到滿天的繁星時,常常會冒出一個問題,即宇宙中是否存在恆星撞恆星的現象?今天我們就來講一下。 宇宙中的其他星系的恆星密度也與銀河系相似,因此可以說在宇宙中恆星發生碰撞的概率是非常低的,但宇宙中的恆星並不是均勻的分布,科學家推測,在恆星非常密集的區域或者雙星系統,就會存在恆星撞恆星的現象,對於整個銀河系而言,這樣的事件大概每10年才會發生1次。
  • 宇宙可能存在半徑一光年的恆星嗎?聊聊宇宙中的「恆星之最」
    宇宙這麼大,是否存在半徑為一光年的恆星呢?「世界之大,無奇不有」,那麼在比地球更大更浩瀚的宇宙中,就可能存在更多刷新我們世界觀的現象和事物出現,並且人類總會說「一山更有一山高」,在宇宙中有無數的恆星,我們的太陽在恆星中並不算特殊,甚至可以說十分的「普通」。
  • 科學家的夢想:觀測到宇宙第一顆恆星!真的能實現嗎?
    作為一名天文學家,相信這是大多數人的夢想:那就是希望看到宇宙中最早的恆星和星系!但是,真的很難!當你所觀測的天體目標是一些簡單而明亮的存在時,很簡單,把你的望遠鏡對準它,然後等著大量的光子湧進來,進而觀測到。但是,當你試圖研究宇宙中出現的第一批恆星。它們離我們太遠,太暗,無法用望遠鏡直接觀測。
  • 宇宙誕生於138億年前,為什麼會存在一顆140億年的恆星?
    大家都知道宇宙約在138億年前誕生,但是宇宙中卻是存在著一顆140年齡的恆星。這就讓一眾科學家感覺到非常的疑惑了,明明恆星都是在宇宙出現後才出現的,怎麼這顆恆星的年齡比宇宙還要大呢?這到底是怎麼一回事?
  • 屬於星辰宇宙的人類——史蒂芬·霍金(Stephen Hawking)
    今日凌晨武漢鐵院天空傳來一聲悶雷,吵醒了不少正在熟睡中的小夥伴,沒有想到,這一聲悶雷,成為了特殊一天的開端。
  • 浩瀚宇宙中存在著多少恆星?
    太陽是我們給距離地球最近的恆星所起的名字,宇宙中遍布類似太陽這樣的天體。我們在夜晚看到的星星基本上都是恆星,肉眼可見有幾千顆,例如,天狼星、織女星。而如果使用業餘的天文望遠鏡來觀測夜空,理論上將能看到多達數百萬顆恆星。