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环球稿件 《霍金: 宇宙之谜的探索者》(8月21日 第31期)

    是先有鸡,还是先有蛋?宇宙有开端吗?如果宇宙有开端的话,在此之前还发生过什么事情?宇宙从何处来,又向何处去?
    时间的本质是什么?它会有终结吗?过去与将来之间的差别从何而来?为什么我们记住的是过去而不是将来?
    我出生的那天刚好是伽利略逝世300周年。我估计,大约20万个婴儿是与我同一天出生。我不知道他们当中还有没有后来对天文学感兴趣的。
    我记得我哥哥曾经计算过,说有11条路径可以进我们家,但我只找到了10条,到现在我也没弄清最后一条是哪个。我家房子的北边是一个自行车棚,车棚的前后各有一个门。车棚上面有一扇窗户,对着一个L形的房间。从我们家的前面,你可以绕过拐角爬到房顶上去,然后从那儿你可以爬到主楼的房项。我想我哥哥进我家的最后一条路可能就这从那儿进去,因为他攀爬能力很强,但是不是就这一条我还不能肯定。
    在20世纪之前,人们认为宇宙已经存在了很久很久,或者认为它是在过去的某个时间创造的,创造时的情形与我们今天想象的情况大致相同。虽然人会变老死去,但宇宙是永恒的——人每当人们一想到这,就感到莫大安慰。
    在上中学时,从书上就知道,从遥远的星系发出的光会发生红色偏移,即光谱线会向红色端偏移。这意味着这些星系正离我们越来越远,宇宙正在膨胀。但我不太相信,我想静态的宇宙似乎更合乎常理。它可能已经存在了无限长的时间,并将继续无限期地存在下去。
    宇宙的不断膨胀表明,宇宙在存在之前有一个诞生的起点,宇宙诞生的那一刻叫做“宇宙大爆炸”。
    在剑桥学习理论物理学时,我有两个领域可以选择。一是研究非常大的东西,即宇宙学;另一个是研究非常小的东西,即基本粒子。我觉得基本粒子研究没什么意思,因为在这方面没有适当的理论。他们能做的事情仅仅是对粒子分门别类,像植物学研究一样,而在宇宙学中,有一个明确的理论,这就是爱因斯坦的广义相对论。
    我21岁生日后不久因病去医院做了检查。他们从我胳膊上提取肌肉样本,还把电极插进我的身体,把一些不透明的放射性液体注入我的脊椎里,将床倾斜,然后用X光机观察上下流动的液体。后来我的病被诊断为肌肉萎缩性脊髓侧索硬化。医生当时说对这种病没有治疗办法,说我只能再活两年半。
    开始时我觉得做研究工作没有多大意义,因为我的生命有限,恐怕完不成博士论文了。然而,随着时间的流逝,病情恶化似乎慢了下来。我开始钻研广义相对论,研究工作取得了进展,但是真正使我生活翻开新的一页的是我与一位叫做简·怀尔德的姑娘订了婚。这使我生活有了动力,但它也意味着,如果我们要成家的话,我必须找一份工作。
    霍金知道自己的病,但他交了好运。在他最痛苦的时刻他遇到了像简这样一个他最需要的人。因为医生告诉他说只能再活两年半,霍金当时很受打击,不想再从事他的研究工作了。这也可以理解,因为在这种情况下你还能有什么作为呢?但是与简的结识使他精神焕发,他开始从新振作起来。
    我想弄明白宇宙是怎样开始的,根据爱因斯坦的广义相对论,宇宙确实正在膨胀。但它对关键的问题却没有做出回答:就是肯定有过大爆炸,它是时间的开始?在剑桥读书的第三年,罗杰·彭罗斯发现了恒星殒灭的现象。
    我记得当时正在与一位朋友艾弗·罗宾逊交谈。我们边走边谈,谈得非常热烈,然后要过一条马路,在过马路时,我脑子里闪出了一种想法。但过了马路后,我们又开始谈别的,而那个想法也就被抛到脑后了。后来,等我的朋友们都回家后,我才开始有了一种莫名其妙的兴奋感,一种非常令人愉快的感觉。我弄不明白为什么会产生那种感觉,于是我就回想这一天的活动,看看可能是哪些事情使我这样高兴。渐渐地,在过马路时产生的那种想法又浮现在我的脑海里。
    罗杰·彭罗斯证明,在自己的重力下坍缩的一颗要死去的恒星,最终要缩成一个奇点,即密度无限大、体积为零的一点。我意识到,如果我把时间的方向倒过来,使坍缩变成膨胀,我就可以证明宇宙有一个起点。但是,根据爱因斯坦的广义相对论提出的证据表明,一切科学理论,包括爱因斯坦的广义相对论,都在宇宙的起点处失效。
    我们在纽约太空物理研究所召开了一次会议。我在会上说,“在我们得出最后结论之前,我们还应当考虑另一个问题。这就是如何给“因为内引力而完全坍缩的物体”起个名字,因为每次用“因为内引力完全坍缩的物体”这一冗长的名字后,你就会觉得必须它太长了,就是在那时我把它的名字改成了“黑洞”。
    从那次会议起,约翰·惠勒造的“黑洞”这个词突然在世界开始流行起来。全世界的学者,无论是俄罗斯,美国,英国,还是其他地方的学者,都知道用这个名词时它所指的是同一个东西。不仅如此,有关概念也开始在普通民众之中开始传播,甚至科幻作家也开始谈论起“黑洞”来。
    当巨星收缩时,它的引力变得极为强大,连光线也无法逃逸。任何东西都无法逃逸的区域叫做“黑洞”,黑洞的边界叫做“事件视界”。诗人但丁在谈到地狱入口时曾说过,“从这儿进去的人必须抛弃一切希望。”这句话用于事件视界也非常合适。
    在宇宙的漫长历史中,一定有许多恒星燃尽了自己的核燃料后坍缩了。单单在我们的这个星系里,就可以看见大约1000亿颗恒星,但是黑洞的数量可能远比这个数量要多!还有证据表明,在我们自己的这个星系中央就有一个非常大的黑洞。


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