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霍金投稿的cover letter(连载12谢谢你霍金超人)

霍金投稿的cover letter(连载12谢谢你霍金超人)1973年,霍金在与俄国科学家Zel'dovich和Starobinsky讨论后,加入新的理论,得出了和自己之前计算相悖的结论。他修正了自己的黑洞理论,提出了“霍金辐射”–––黑洞其实是可以向外射出粒子的,并且可以由此减少本身的表面面积,甚至最终蒸发。霍金辐射理论对数学和弦理论都有深远的影响。例如在2008年,科学家们在对银河系中心的恒星轨道监测了16年后,确认了在我们的银河系中央就有一颗四百万太阳质量的黑洞。而你也许记得,就在不久前,激光干涉引力波天文台(LIGO)于2015年9月14日探测到了第一起引力波,目睹了两颗约为30太阳质量黑洞的合并过程。给不熟悉霍金的同学:霍金在21岁时患上绝症,当时大部分人以为他活不到博士毕业。那时的霍金对生命的期望值已经降到零点,说从那以后发生的任何事情,对他来说都是人生的额外奖励。包括他自己在内的所有人都万万没有料到的是,他的精彩人生才刚刚拉开

霍金投稿的cover letter(连载12谢谢你霍金超人)(1)

作者:刘佳(天体物理学家)。

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2002年3月4日,霍金60岁生日时的热气球之旅。图片:Keith Jones/Rex/Shutterstock.

3月13日晚上近午夜,我正在电脑上测试代码,准备在睡前把一系列宇宙模拟的运算提交进超级计算机。正要合上电脑时,右上角弹出一封新邮件,来自天体物理系的Ed Turner教授,标题为“Sad News: Stephen Hawking has died age 76”–––“悲伤的新闻:斯蒂文·霍金去世了,享年76岁”。我愣在电脑面前。

从青少年时期,我就习惯了霍金的存在–––他的改变了我(大概也是许多人)人生的科普书,他在电视剧中逗笑的客串,以及我读天体物理专业后,开始了解的他的黑洞理论和量子宇宙理论。虽然最近有很多重大新闻让我情绪浮动,但因为霍金对年轻的我有过巨大的影响,这一条消息对我来说格外难消化。

给不熟悉霍金的同学:霍金在21岁时患上绝症,当时大部分人以为他活不到博士毕业。那时的霍金对生命的期望值已经降到零点,说从那以后发生的任何事情,对他来说都是人生的额外奖励。包括他自己在内的所有人都万万没有料到的是,他的精彩人生才刚刚拉开序幕。

霍金在年轻时对黑洞充满了兴趣。黑洞是宇宙中超高密度的特殊物体,来自于恒星的坍塌(也可能是在宇宙初期就存在的太初黑洞,但这个来源目前尚未证实)–––它们的密度如此之高,可以把周围的物体都吸进去,连光也无法逃逸,也就是“黑”的名字来源。

1970年,霍金提出黑洞热力学第二定理:黑洞表面积不会随时间而减小。在1970年代,黑洞对大多数(即使是物理界的)人来说还是一个非常新的概念,也没有任何观测可以证实它的存在。但在今天,黑洞的存在已经被越来越多的数据证实。

例如在2008年,科学家们在对银河系中心的恒星轨道监测了16年后,确认了在我们的银河系中央就有一颗四百万太阳质量的黑洞。而你也许记得,就在不久前,激光干涉引力波天文台(LIGO)于2015年9月14日探测到了第一起引力波,目睹了两颗约为30太阳质量黑洞的合并过程。

1973年,霍金在与俄国科学家Zel'dovich和Starobinsky讨论后,加入新的理论,得出了和自己之前计算相悖的结论。他修正了自己的黑洞理论,提出了“霍金辐射”–––黑洞其实是可以向外射出粒子的,并且可以由此减少本身的表面面积,甚至最终蒸发。霍金辐射理论对数学和弦理论都有深远的影响。

我保证,再提一个他的理论就停止罗列了,不然真的是没完没了。

这个是我觉得最魔幻的一项理论–––1980年代,霍金开始把研究微小尺度的量子力学(“霍金辐射”中需要用到的基础理论)和研究最大尺度的宇宙学联系起来,提出我们今天看到的各种星系和星系团,来自宇宙初期量子场中极微小的不均匀分布。

请允许我用一个不恰当的比喻–––这就好比显微镜下才能看到的微生物, 在经过宇宙大爆炸迅速膨胀后,变成了一个又一个的巨大恐龙。如果这个理论是正确的话,我们离“万物是从何处来”这个问题的答案又近了一步。

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《时间简史》封面。

朋友好奇,为什么霍金的影响如此深远。霍金的辞世成为了全人类在3月14日的一个共同的话题,不亚于当年迈克尔·杰克逊离世时带来的震撼。著有科普书籍的物理学家并不少,比如喜欢和大众讲解科学、在1965年因为在量子电动力学方面的贡献而获得诺贝尔奖、并著有《QED:光和物质的奇妙理论》的费曼;提出电弱理论而获得1979年诺贝尔奖、著有《宇宙的起源:最初三分钟》的温伯格;写了《宇宙的琴弦》、发起了一年一度的世界科学节、并同样在电视剧《生活大爆炸》中出现过的弦理论家葛林……他们虽然在学术界名声显赫,或在美国国内知名,在世界范围却鲜有类似霍金的广泛公众影响。

霍金如此深入民众的日常生活,相声演员郭德纲的段子里甚至用到他的科普书名。郭德纲问于谦:你有《时间简史》吗?于谦回答:我有时间也不捡屎!

回答朋友的问题–––我想,人类对物理新发现的兴奋,永远不止是证实物理定理本身那么简单。人们更喜欢在创造和发现的人身上和过程中寻找故事与灵感。

虽然霍金的躯体终日被束缚在轮椅上,他的思维却在宇宙中自由飞翔。他的毅力和想象力激励着许多看过他的书、读过他经历的人。我暗自想,霍金的一生,不就是整个人类的挣扎的缩影吗?

人类在短暂的数十万年间,从为生存而猎的普通地球一员,迅速进化为有强烈自我意识的高等智慧生物。我们的智慧让我们悲伤地认识到,我们(暂时)无法改变自己被束缚在宇宙一个小角落中的现状,也无法改变人类必须死亡的现实,尽管如此,人类却仍努力地去了解这个世界的真实本质和它的未来。霍金的故事正好示范给我们,人类的好奇心不用被束缚在日常的柴米油盐中、不用被禁锢在物理的界限内。

人们在霍金的故事中得到灵感。霍金也尽其所能地做了一个耐心的叙述者。

我作为一个通过科普而进入科研的人,时常在闲余时间思考沟通科学的最佳方法。就在前几周,我还在苦恼如何解释“中微子震荡证明了它们的质量不为零”这个对于有物理背景的人容易理解,却很容易让其他人一头雾水的推论。这类经历让我意识到,把自己的工作清楚地解释给爸妈和朋友们听,有时比我的研究本身都要困难。

如果你读过《时间简史》,你大概会记得,那根本不是一本简单的科普读物。里面的内容一点都不普通或容易–––时间和空间、量子力学、相对论、黑洞和虫洞、宇宙大爆炸、大一统理论……我为写文章再次回顾了目录,看完后倒吸一口气–––这些前沿话题,根本连许多物理的专业人士们也不敢说自己全懂。

为了能让没有物理背景的读者看懂他的书,霍金费了不少脑筋。原稿中充满了复杂的公式,编辑便反问霍金,“你觉得路过机场书店的那些人,会花时间去看你的公式吗?”,并警告他多一个公式就少一半读者。于是霍金不断地修改文章,直到把公式减少到整本书只有一个–––爱因斯坦的著名的E=mc²。

科普不是懂科学就自动能做好的一件事情。我记得在听完一次公众演讲后,问隔壁的人感想如何,他的回答出乎我意料,“内容不错,但是演讲者居高临下的态度让我很沮丧”。这段对话让我回想起小时候教育中“伟大的科学家爱因斯坦”和高高挂在走廊中科学家们的头像,让我对科研产生了畏惧心理。

这也让我想起张瑶的对话–––我前段时间回国结识的一位对科普有强烈兴趣的女生–––她提起国内的科普活动时常喜欢请权威专家来给民众们讲一次课,认为这就是最好的科普。她觉得“资历浅显”的年轻人们,反而时常能把科普做得更有趣和深入。

我意识到科学的沟通,也不仅仅是把内容讲清楚那么简单–––兴趣的激发和对读者的尊重都同样重要。

霍金研究着世界上最高深的理论,是最有资格感到高高在上的人。可是读起他的书,你却会觉得是一个朋友在兴奋地和你分享他的最新发现,让你忍不住沉浸其中和他一起思考。我想,这一切都和他的人文精神不可分离。

霍金在2006年访问以色列时,坚持去当时被非法占领的約旦河西岸,给那里充满好奇的听众讲解前沿科学。2012年,他在伦敦残奥会做了开场演讲,号召大家“仰望星空,而不是始终盯着自己的脚”。他不是人们刻板印象中的“无趣理科男”–––他喜欢看电视剧,在《生活大爆炸》、《辛普森一家》、《星际旅行:下一代》出现过,也曾在脱口秀《Late Night with Conan O'Brien》中当场给Jim Carrey打电话捉弄他。

他也喜欢旅行,即使行动不便,他也坚持要去参观加拿大深于地下两公里的萨德伯里微中子观测站实验室(SNOLAB)。他给自己的60岁生日礼物更是一趟热气球旅行!

在《时间简史》之前,我读过的科普书大都在描述“为什么夜空的星星会闪烁”或是“太阳为什么会燃烧”这类话题。对我来说,这些知识虽然有趣,但读完就抛到脑后去了,不容易留下什么印象。

读《时间简史》时我却着了魔一般,可以为了一个不懂的概念思考许久。我记得为了弄懂究竟什么是蓝移和红移,跑去隔壁学校去请教一位物理教授,因为它们是确认宇宙膨胀的要素。而宇宙膨胀,我那时隐约觉得,正是可以回答我关于“宇宙未来会变成怎样”的问题的关键。

这都是因为霍金在解释物理概念时,不只是单纯地描述观测现象,然后解释物理机制。他总是从我们内心最关注的问题出发,而那些问题可能和物理不完全相关。

他会讨论,我们的未来是什么?上帝存在吗?我们看到的世界是客观的吗?

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2007年,霍金在NASA的零重力飞机中。图片:AP

霍金人生中最自由的时刻大概是在2007年。他乘坐美国宇航局改装的波音727,飞机通过抛物线运动制造零重力,模拟太空体验。霍金研究一辈子万有引力,却也同样因为引力而约束在轮椅上。那一天,他彻底地挣脱了引力。

他说,“在那几分钟,我觉得自己是个超人。”

谢谢你带我们进入奇妙的物理世界,霍金超人!

【谢谢您的阅读!】

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