时间简史续编-第5部分

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伊莎贝尔·霍金　

　　爱德华当时只是一个小孩子，我想他并不十分留意。但是由于大家的注意力都在其他地方，爱德华就没得到他那个年纪应得到的关心。他因此而受苦，尽管他是没感到痛苦的受苦者。而玛丽和这件事接触较多，史蒂芬患病时她待在医院里，所以她也受了苦。　

　　而我的丈夫深受折磨。但是我们终究战胜了它。虽然我丈夫还是死了，但他不是因此事而死去。其他的人也都健在。　

　　我不知道史蒂芬是否意识到，当他患病之初他父亲如何苦思焦虑。他所做的一切努力当然没有告诉史蒂芬，诸如和卡尔顿·伽兹杜塞克联络。他因为研究一种叫做库鲁病而获得诺贝尔奖。库鲁病发生在婆罗洲之类的地方，这是由食人肉而传染的，英国根本不会发生这种事。　

史蒂芬·霍金　

　　我在那个时期的梦想受到不小的干扰。在诊断出病之前我对生活已经非常厌倦了。似乎没有任何值得做的事情。但是在我出院后不久，我做过一次自己被处死刑的梦。我忽然意识到，如果我被缓刑的话还有许多事情值得做。　

　　我得病的一个体验是：当一个人面临早逝的可能，就会体验到活下去是值得的。　

德瑞克·鲍尼　

　　有一天晚上我和他坐在那里，他问道：〃你读过约翰·但恩的哀歌没有？〃我认为但恩的哀歌是我一生中读到的最美的情诗，而且极其坦率。如果不是约翰·但恩的作品，则毫无疑问会被归类成色情类。所以当史蒂芬开始谈论这些时，我记得当时心里想道：〃好孩子，是什么原因使你变成这样子？〃我不知道为什么他忽然对但恩的诗这么有兴趣。原来，大约在这个时候，他邂逅了他的妻子简，尽管我们还被蒙在鼓里。　

　　1963年1月，　在圣阿尔班斯的新年酒会上，史蒂芬·霍金遇到了毕业不久的简·瓦尔德。这正是在他要进医院检查之前。次年秋天，简开始在伦敦学习语言。　

史蒂芬·霍金　

　　因为我估计自己活不到完成博士论文，所以看来做研究已没有什么意义。然而，疾病随着时间流逝似乎缓和了下来。我开始明白广义相对论，并在研究上获得进展。但是真正使我生活改观的是我和一位名叫简·瓦尔德的女士订婚。这位我有了活下去的目标。也就是说，如果我要结婚就必须有一份工作。　

　　1965年史蒂芬·霍金申请剑桥凯尔斯学院，他得到一份研究奖学金。　同年7月他和简·瓦尔德结婚。他们的第一个儿子罗伯特出生于1967年，女儿露西出生于1970年，而第二个儿子提莫西出生于1979年。　

伊莎贝尔·霍金　

　　史蒂芬已经病了。简知道这些，这是史蒂芬的又一次好运：适逢其时遇到适当的人。史蒂芬曾经极其沮丧。他被告知最多只能再活二年半后，并不想继续用功。可是结识了简使他真正奋发起来。他开始用功。　

第三章　

　　1962年史蒂芬·霍金在进剑桥之前，考虑选择研究理论物理的两个领域。一个是研究非常大即宇宙学，另一个是研究非常小即基本粒子。然而，他说：〃因为基本粒子缺乏合适的理论，所以我认为它较不吸引人。他们能做的只不过是和植物学一样把各种粒子分门别类。相反的，在宇宙学方面已有一个定义完好的理论，即爱国斯坦的广义相对论。当时在牛津没人研究宇宙学。而在剑桥的弗雷得·霍伊尔却是英国当代最杰出的天文学家。〃　

　　阿尔伯特·爱因斯坦发现了两种相对性理论。第一种称为狭义相对论（1905年），它声称光总是以常速率旅行，光速是一个绝对常数，所有其他运动都是相对的。1916年爱因斯坦发表了有关广义相对论的论文。广义相对论本质上是把引力当作空间时间几何畸变的结果。　

　　通常几何牵涉到平面上点之间的距离和线之间的角度。然而，在弯曲的表面上，正如地球表面，这些距离和角度不服从适用于平坦表面的同样的几何定律。例如，如果两个人在平坦表面上从不同方向出发离开，他们将越离越开。可是，如果两个人在地球表面上从不同方向出发离开，起初他们将越离越开，最后终会在地球的另一端再相遇。　

　　空间时间几何也牵涉到距离和角度。但是现在人们要考虑事件，也就是不但空间分开而且时间也分开的点。人们是否能以光速或更慢的速度从一个事件到达另一个事件是最重要的问题。　

　　由于引力是空间时间几何中的畸变结果，所以引力场影响时间和距离的测量。例如，广义相对论预言，在大楼地下室振动的一颗原子应比在顶楼上的相同原子振动得慢。这个效应非常小，但是它已被测量出来（在一座四层的大楼中！），而且测量结果和预言一致。人们预言，类似的效应（但数值大得多）会发生在非常强的引力场中，像是黑洞附近的引力场。　

弗雷得·霍伊尔　

　　弗雷得·霍伊尔爵士在剑桥受教育，并在那里担任普鲁明天文学教授。1967年他帮助建立了理论天文研究所并任第一任所长。他除了写过许多科学著作外，还是科幻小说的多产作家。　

　　〃图景〃是在宇宙学中明智地使用的词汇。科学具有两个部分。像从量子力学可以得到非常精确的理论，极端精确，任何试图向它挑战的人肯定都是发疯了。　

　　但是在地理学、天文学、宇宙学和生物学中还有另一部分，理论并没有真正地获得证明。它们能被接受，多半依赖于做判断的人。一个众所周知的现象是，只要牵涉到判断，人们就会非常倾向团结一致；也就是说，如果一开始有一半人做了某个特殊的判断，他们就很快地把另一半人说服了。这是一种群众的天性；我想它可追溯到人类靠狩猎为生的原始时代。要是有二十个男人去打猎，最糟的就是对出发的方向不能取得共识；大家一起以随机方式选一个方向共同行动也比各走各的方向好，他们需要整体的力量才能成功。　

　　我们的思想不只受到少数富有魅力的人所影响，也深受我们的能力影响。我们企图避免过于困难的事；如果我们能解答某些方程式，我们就趋之若骛。但是找寻真理可能要用困难的方式。不能保证宇宙会特别按照我们的智慧标准而造。　

　　我认为〃图景〃这个词用得好。而且我认为，人们五十年以后不会坚持类似于现在的观点。事情会大大改观。正是因为如此，我宁愿去研究具有惊人意义，但我认为可以解决的问题。　

　　弗雷得·霍伊尔和科学家赫曼·邦迪以及托马斯·高尔德同为稳态宇宙论的开创者。稳态理论家提出，当宇宙膨胀然后星系间距离越来越远时，物质从无到有创生并充满了宇宙空间。后来这些物质凝聚，形成新的恒星和星系。年轻的新生星系取代了老死的星系，宇宙在任何时刻都和其他时刻极其相像。因此，宇宙是处于一种稳定的状态。　

　　与之对抗的主导理论是所谓的大爆炸宇宙论。大爆炸宇宙学家对物质从无中生有持否决态度。他们论证道，由于现在星系相互离开，它们过去必定相互靠得更近。宇宙在非常遥远的过去必定和现在相当不同。的确，人们如采用广义相对论的方程式往时间过去的方向追溯星系的运动，他们就会发现，物质密度和引力场曾经一度为无穷大。这一点就是大爆炸。　

　　现代天文观察似乎强烈支持大爆炸宇宙学。它们指出宇宙的过去和现在非常不同。结果稳态理论不再受支持。然而，霍伊尔相信，这证据被误解，所以他继续提倡稳态理论。　

史蒂芬·霍金　

　　我到剑桥做研究的申请被接受了。但是使我恼火的是，我的导师不是霍伊尔，而是邓尼斯·西阿玛，我以前没有听说过他。西阿玛和雷伊尔一样信仰稳态理论。根据该理论，宇宙在时间上既无开端又无终结。　

　　然而，最后发现这是最佳的安排。霍伊尔经常在国外，我也许不能经常见到他。另一方面，西阿玛总在那里，他的教导总是发人深思尽管我们之间经常意见相左。　

邓尼斯·西阿玛　

　　邓尼斯·西阿玛从1963年至1970年任剑桥大学的数学讲师，从1970年至1985年任牛津万灵学院的天体物理教授，现在意大利的里雅斯特的国际理论物理中心工作。他是史蒂芬·霍金在剑桥的导师。　

　　那时期稳态理论的提倡者与检验该理论并希望推翻它的观察者之间进行过激烈的争论。我那时支持稳态理论，不是在于相信它一定是正确的，而是我发现它如此吸引人，以至于希望它是真的。所以那时的争论，我扮演了一个小角色。　

　　开始得到敌对的观察的证据时，弗雷得·霍伊尔主导企图否定这些证据。我在一旁稍微提供协助，提出建议以对付这些敌意的证据。但是当这些证据越积越多，事情变得越发清楚，胜负已定，人们必须抛弃稳态理论。　

　　1965年大概是关键的一年，不仅是因为微波背景，而且由于马丁·赖尔，这位剑桥首位的射电天文学家，推动居于领导地位的射电源计数的研究。在后来阶段，他甚至使像我这样的附和者都改弦更张。　

　　在我开始作广义相对论的时期，世界上只有寥寥数人以认真的态度作这种研究。然后在60年代初，这个学科在我们面前迅速扩展开来。这有一部分原因是相对论越来越令人振奋，另一部分原因是天文学上的新进展。　

　　最早的进展发生于1952年左右。人们从两个地方探测到无线电噪音，一是从称为射电星的点状来源，另一个是从我们星系的弥散区域。电子在各种星系的磁场中运动产生这些噪音。但是关键在于这些电子实际上是以光速来运动：它们是我们讲的相对论性运动的宇宙线电子。这里的观念是，射电天文学现象的所有范围是由相对论性电子引起的，这种电子原先多半是相对论专家研究的东西，这些专家很少涉及天文学。相对论性电子是用一些大片金属探测到的。　

　　相对论的抽象概念和观察射电发射的具体方法之间的关联非常令人兴奋。这也许是现代物理概念以观察方式进入天文学的转折点，　

　　我们跨出第一步之后就无法停止了。几乎每一年都有激励人心的新发现，这样就把现代物理的最奇异性质带进了直接天文观测。人们发现了类星体和脉冲星以及从宇宙的大爆炸起始来的热辐射；而且由于类星体被认为和引力坍缩相关，甚至广义相对论也变成重要的了。＇1＇　

　　　
　　＇1＇　类星体是类似恒星、发射出巨大数量辐射的天体。它们在1963年发现，并被认为是在宇宙开始亦即一百五十亿年前形成的。

　　脉冲星被认为是旋转的中子星。中子星磁场的北南极不和旋转轴同向，这就引起了射电波的脉冲。脉冲星是1967年发现的。　

　　你看，狭义相对论是爱国斯坦的两个相对论理论的第一个，这就是每一位物理学家都必须学习的理论部分。但是他的引力论，即广义相对论要更复杂而且抽象得多，过去这只是非常内行的专家的特殊领域。可是当人们认为引力坍缩在解释类星体很重要时，广义相对论在天体物理中，一下子就变得十分重要了。当然，如果你要研究具有辐射背景的宇宙大爆炸起源，则只能用广义相对论才能解释宇宙学。正是这种抽象和具体结合的进展，才导致相对论魅力的大增。

　　这样非常自然地，在60年代我和一些似乎在这些困难领域具有研究才能的学生在剑桥建立一个学派时，这些正是我建议他们研究的领域。

　　没有恒星能够永远存活下去；恒星在某个阶段必须把燃料烧光。许多恒星变成白矮星，这是一种稳定的，半径为几千英里，密度为每立方英寸几百吨的小恒星。其他恒星继续坍缩，直至它们成为半径只有十英里，密度为每立方英寸几亿吨的，比白矮星小得多的中子星。人们相信，超过一定尺度权限的其他恒星会坍缩成一个所谓的黑洞。一个黑洞被称作事件视界的球面所环绕。事件视界面是一个单向膜。虽然可能从事件视界面的外界进入黑洞，却没有任何东西包括光线能在相反的方向上旅行。在事件视界面中、黑洞中心是一个奇点，该处的引力场变成无穷强。任何进入视界的人最终都会撞到奇点上去，结局非常悲惨。

基帕·索恩

　　基帕·索恩在1962年从加州理工学院得到学士，1965年在约翰·惠勒指导下得到普林斯顿物理学的博士。他现在任加州理工学院的小威廉·R·肯南教授以及理论物理教授。

　　恒星的引力坍缩和黑洞理论是在30年代后期开始形成的。罗伯特·奥本海默和真正开始研究这个课