时间简史续编-第13部分
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力学(不管经典的还是量子的)不能区分时间的方向。如果你为绕太阳公转的行星拍电影,并把它由后往前放。反演的运动就和原先的一样好地服从牛顿引力定律。它在原则上可以是某个遥远太阳系行星的实际运动。
可是宇宙具有一个较偏爱的时间方向。恒星把它的核燃料烧掉、动物变老、人们记住过去而不是将来的事。更有甚者,所有恒星、动物和人都往同一方向做这些事,而不是我们一些人记住过去,而其他人记住将未。有一个普适的时间箭头存在。
人们在一个多世纪前就已经理解了时间箭头是怎么引起的。取来一副新牌,并用任何方法洗牌。洗三、四次并且在每次重洗之前记录牌的顺序。得到这种记录的人毫不费力即能把它们按时序排列。第一个记录即是盒子是新的时候,牌按照顺序排列。下一个记录是牌有些乱,再下一个就更乱些等等(在洗了四至五次后,纸牌就变成完全无序了,而这个过程就失效了。但是,如果你想象用比五十二张多很多的牌开始,你要进行更多得多的次数这才会发生。)
这与如何洗牌的细节无关。更重要的是你必须从一副新牌开始,而且这副牌具有高度顺序的条件。按照热力学第二定律,不仅仅是洗一副牌,任何力学过程都会增加(至少不会减少)一个系统的无序度。如果宇宙,正如一副新牌那样,从一个高度有序的条件开始,这个原则足以解释所有观察到的时间箭头事件(尽管在某些情形下,展现这理论的推理过程既冗长又困难)。
因此时间箭头的一个完整解释必须说明为何宇宙是这样开始的。这是宇宙学的问题。
史蒂芬·霍金
如果宇宙停止膨胀并且开始收缩时,将会发生什么呢?热力学箭头会不会倒转过来反演,而无序度开始随时间减少吗?我们会看到破杯子的碎片集合在一起,并从地板上跃回到桌子上吗?我们是否能记住明天的价格,并在股票市场发财呢?我觉得宇宙在坍缩时,会回到一种光滑有序的状态。如果情形果真如此,则人们的生命在收缩时会往过去回溯。他们先死后生,随着宇宙再次变小,他们会变年轻。最终他们会消失并回到子宫中去。
雷蒙·拉夫勒蒙
雷蒙·拉夫勒蒙是法裔加拿大人。1984至1988年他在史蒂芬·霍金指导下学习。他关于量子宇宙论/宇宙波函数的研究推翻了霍金在宇宙收缩时,时间箭头会反向的理论。他现在是剑桥彼得学院的研究员。
他给了我第一个研究问题。实际上当他给一个问题时,已经差不多知道答案应是什么。我仔细推敲了几个月才理解他给我的问题。我回来对他说:〃史蒂芬,这是我的答案。〃
他对我说:〃不,那不是我所预料的。〃
但是我说:〃史蒂芬,那是我得到的答案。〃
我走到黑板前进行解释。他说:〃你想过这种特殊情形吗?〃
我说:〃噢,我没有。〃
因此,我回去计算他对我所讲的,几周后又回来。我说:〃史蒂芬,我没有得到这个。我仍然得到原先的那个答案。〃
他说:〃不,不,这不行。你想过那个没有?〃我说:〃噢,没有。我忘记了那种特殊情况。〃
这样我又回去开始重新计算。我再次得到同样的答案。因此我回去见史蒂芬。这大约拖延了两、三个月。他最后说:〃也许你有一个近似不能成立。〃于是我和一位合作者决定利用电脑来计算。这花费了大量时间,写出所有程序,把它算出来,还得保证程序是正确的。
我们仍然得到我以前得到的同样结果。
此刻,刚好当·佩奇进来了,他说:〃雷蒙,我对那个结果十分感兴趣,因为我得到大致相同的结果。不过是从不同的角度。〃
于是我们决定必须去说服史蒂芬,在时间箭头特定的领域内我们是对的。我记得当告诉我:〃我们最好慢慢进行。先使史蒂芬对我们的假设信服,再告诉他最后的结果。因为如果我们告诉他结果,而这结果又不是他要的,他就会下结论说,我们的假设有什么地方错了。相反地,我们决定在告诉史蒂芬结果前,先确立我们的假设,这样他才会同意。我们共花了大约一个月,最后才说服史蒂芬相信我们是对的。
史蒂芬·霍金
我犯了一个错误。原因在于我用了一个过于简单的模型。当宇宙开始收缩时,时间不颠倒方向。人们会继续变老,所以不能指望等待宇宙收缩时去恢复你的青春。
白纳德·卡尔
在某种意义上,史蒂芬永远在面临着死亡。随时死亡的可能永远存在。我认为在史蒂芬的事业发展中,这是一个重要的因素。因为他意识到时间可能是短促的,他必须非常快速地工作,所以他决定专心一致迅速工作。
我认为一个鞭策史蒂芬前进的原动力,是他要理解宇宙的坚定决心。我们谁也逃脱不了死亡,对于史蒂芬更是如此。因而它提供了一个强烈的动机。
人们总爱提的一个问题是:如果他没有生病的话,能否对科学做出如此伟大,甚至更伟大的贡献?他的残疾是否阻碍了他的科学贡献,这我并不清楚。如果他没生病的话,也许不能产生这么多好的成果。所以我认为各有利弊。
史蒂芬·霍金
宇宙有两种可能的结局。它可以永远地膨胀下去,或者它会坍缩而在大挤压处终结。我预言宇宙总有一天会终结于大挤压之处。然而,我比其他的末日预言者都占便宜,不管一百亿年后会发生什么,我不期望自己会活到那时候而被证明为是错误的。当·佩奇
我们最近住在莫斯科的一个饭店里,那里有一间小小的舞厅。史蒂芬想找我们中的一些人去跳舞。我们中没人有这等勇气。但是后来在我们出来的路上,大家都得通过这舞厅,而史蒂芬在大厅里转动着他的轮椅,真是一大奇景。
因·莫斯
轮椅是旅行中的一个后勤问题。因为它必须放到飞机里同行,如果把它放到行李舱里,那么史蒂芬就必须在附近花一、两个钟头等待行李出来,在这之前没有地方可以安置他,这可是一个大问题。有一次他十分坚持,空中服务员也就同意把轮椅放在头等舱的座位上,而我们都坐在二等舱。此外,他在机场通过安全检查也是一个大问题。因为任何坐轮椅的人都得通过金属探测门,而轮椅过不去。
只有一次,安全人员坚持要搜查他,我认为这有损尊严。但是我能想象史蒂芬的情形颇具危险性。事实上,我有一次就是把一盒雪茄藏在他的轮椅中而走私过关的。当·佩奇
当霍金被选为皇家学会会员时,他是最年轻的会员。他们在一、两年后也选了查理王子。他们邀请一些比较年轻的会员来伦敦。我没有去。可是简回来说,查理王子极爱史蒂芬的轮椅。史蒂芬喜欢旋转这个轮椅来炫耀。结果在他旋转时压到查理王子的脚趾头。我希望王子的脚趾头依然无恙。我想这是我和查理王子共同的经验。我们俩都被史蒂芬的轮椅压过。
史蒂芬·霍金
1991年3月5日,星期二晚上,大约10点45分,我在往松林公离的归途中。天黑又下雨。轮椅的前后都安有自行车灯。我上了格兰治路并且看到了汽车的灯光向我趋近,可是我判断它们还很远,我还来得及安全过马路。然而,这车子一定行驶得非常快,当我刚好到达路的中间时,护士惊叫起来:〃小心!〃我听到了轮胎刹车的声音,而我的轮椅后面挨了一下极其猛烈的冲击。
我跌落到路上,我的腿还停在轮椅的残骸上。这件事故毁了我的轮椅,并且破坏了我借以沟通的电脑系统。我的左上臂骨折,我的头被划破,需要缝十三针。
四十八小时之后,他回到办公室工作。
伊莎贝尔·霍金
他的确不相信自己在任何方面和其他人有何不同。如果他能做到,则任何人也能做到。这就是为什么他的书不是一本给专家看的书。我是说,他的读者是任何人,而且他相信任何人都能理解。他相信我能理解。我想这有点过于乐观。但是他真心相信这一点。 克里斯多福·伊宣蒙
正常情形下,你在做理论物理研究时,只需要在你面前放一张纸,在上面涂涂写写,然后想一想再继续涂涂写写。我扔到纸篓中的和记到笔记中的消耗率,大概是十比一。
而史蒂芬当然必须在他头脑中进行这一切。他论文最引人注目的是:他是真正地贯注于关键处,而不像我们一些人那样,受相关细节的诱惑。他使用时间非常有效率。他尽可能用最简单的方法,这在物理学中当然是很高明的。
我想,他的疾病在那个意义上对他的工作方法具有直接的影响。当然,其他明显的影响,是和科学家朋友沟通变得很困难,这对他来说一定是十分沮丧,对我们也是这样。你不好直接上前问他:〃看这个,我对这不理解。你看,你的论文中有一些问题,还有……。〃如果你这么做,他就得花大半天宝贵的时间才能给你恰当的回答。这明显地妨碍了科学交流。
我们在理论物理界有一种传达研究成果很有效宰的办法:我们相互寄预印本。只要读史蒂芬所写的,就能对他所做的研究有透彻了解。我认为他在许多方面使自己几乎像没有残疾那样工作。你确实不能从他工作的任何阶段,找到他正和可怕疾病搏斗的迹象,也许除了他发展出来一种特别清晰的风格之外。
我想,如果你有任何形式的残障,你会倾向于自我沉思。如果你是内向的人,这肯定对研究理论物理有利。理论物理实在是一种寂寞的工作。虽然人们有时两个人或甚至三个人成组工作,一天结束后,你必须独自坐下,伴随着一叠纸,进行自己的研究。
我想,史蒂芬的残疾鼓励他在特别适合应用深入思维的科学领域作研究,而不仅是处理一大堆繁琐计算。例如,有许多基本粒子物理的分支,一点研究就会牵涉到非常复杂的计算,不管是在纸上,还是用电脑,都是大量的工作。很清楚,史蒂芬没有深入这类研究就是因为这个原因。相反地尤其在近年,他有意深入研究那些需要专心思考的题目。他当然会讨论到形而上学的方面。他非常努力地思考它,还有关于量子力学基础,以及它们如何和他的研究相关。在那个意义上,人们也许可以了解,他的疾病如何使他更向内心集中注意力。
珍娜·韩福瑞
时间在霍金的理论中如此重要,我想这一点是意味深远的。一定是史蒂芬用他自己的经验来解释他的观点。我对史蒂芬过去的模样记忆仍然是生动如昔。他总是好动。他喜欢动作和富有表情。但是这些都只成回忆。我最近找到了一些照片,使我想起了每个人大概的样子。我真的认为史蒂芬过去的模样和现在很相像。
伊莎贝尔·霍金
他非常强烈地相信人类头脑几乎无限的可能性。你必须先找到那些超出你能力的,你才知道什么是办不到的,所以我根本不认为思想要受任何限制。为何你不应该继续思考不可思议的东西呢?总要有人先开始吧!一世纪前多少事情是不可想象的?当时一定也有人思考过,然而那些想法多半被认为很不切实际。史蒂芬说的一切,不太可能全被当作绝对真理。他是探索者,他在寻求事物。如果有时他说没有意义的话,我们不也都会这样吗?关键在于,人们必须思考,他们必须不停地思考,他们必须尽力扩展知识的边界;然而他们有时候不知道从何开始。不知道什么地方是边界、也不知道何处是起点。
约翰·惠勒
七月有一天早上5点30分, 在新墨西哥州沙漠上,人们首次把一颗恒星放到地球上。1945年,那一点物体的行为和人们预期的一模一样。这为我们知道如何预言,以及我们的理论是正确的提供了美妙的证据。
这超出了地球人类所有的经验的。然而人们也可以说,爱因斯坦预言的宇宙的膨胀,是如此之荒谬,以至于在开始时连他本人都不能相信。这是最伟大的证据,表明人类具有这样的本领,即我们的理论是有效的,并能以超出我们原先意识到的威力来预言。我们曾经有过错误的理论,而科学界的好处是错误总会被发现。在从错误的理论中找出何处出错时,我们学会了某些新东西。
对我来说,围绕我们的世界,充满了古罗马人称为燃烧的世界城堡人类知识的前沿。从基因如何起作用、生命如何繁殖、宇宙如何膨胀,直至黑洞如何吞没信息所有这些不仅是科学的前沿。而且也