再見了霍金，和你的浩瀚星辰

2018年的3月14日，也就是今天，大學的第三周。

當鉛筆滑落，

當台上的lecturer講到量子限制效應，吐槽為什麼一切都充滿uncertainty的時候。

一條簡訊，突如其來，告訴我們他已離開人間。

他出生那天，是伽利略的去世的日子；愛因斯坦生日這天，他走了。

電影《萬物理論》作為霍金的自傳電影記錄了他的一生。

1942年1月8日，霍金出生於英國牛津，那一天正好是伽利略逝世300周年忌日。

霍金的一生是傳奇的，也是不幸的。

霍金於1959年入讀牛津大學攻讀自然科學，並在極短時間內獲得榮譽學士學位，隨後轉讀劍橋大學研究宇宙學並於1965年獲得博士學位。

1963年，21歲的他不幸被診斷患有肌肉萎縮性側索硬化症，俗稱盧伽雷氏症。那時，他發現自己的動作越來越笨拙，時常毫無緣由地摔跤，曾是牛津大學賽艇隊的他也慢慢力不從心；在劍橋大學時，情況愈發嚴重。

60年代後期，霍金的身體狀況進一步惡化，行動走路必須依靠拐杖，寫字能力也逐漸喪失。語言能力也開始退化，並在1985年接受穿氣管手術後後完全喪失了說話的機會，演講和問答只能通過語音合成器來完成；全身癱瘓的他，不能言語，全身只有三根手指可以動彈。

但是這一切並不妨礙他成為自愛因斯坦之後，最偉大的理論物理學家。

電影《萬物理論》劇照

1971年，他發表了三篇重要論文指出，宇宙可能存在一種嶄新種類的物體，稱為原生黑洞，是在大爆炸的最早時刻經過高溫與高壓製成的微觀黑洞，不論黑洞是怎樣形成的，它只具有三種性質：質量、角動量、電荷。黑洞的事件視界表面面積永不會減少，兩個黑洞合併後的表面面積不會小於原先兩個表面面積之和，這一發現後來被命名為黑洞熱力學第二定律。因為任何粒子都無法從黑洞表面逃逸出去，所以黑洞的質量只能增加，不能減少；又由於黑洞的事件視界表面面積是決定於它的質量，所以表面面積也只能增加，不能減少。根據熱力學第二定律，孤立系統自發地朝著熱力學最大熵狀態的方向演化。霍金認為，黑洞表面面積的增加很像熵的增加，不過這只是個類比。

霍金的成就很多，其中幾個著名的理論有這三個。

第一，奇性定理。愛因斯坦創立的廣義相對論被科學界公認為最美麗的科學理論。但是霍金和彭羅斯一道證明了廣義相對論是不完備的。他們指出，如果廣義相對論是普遍有效的，而宇宙間的物質分布滿足非常一般的條件，那麼宇宙時空中一定存在一些奇點。在奇點處經典物理的定律失效。人們通常談論的奇點是宇宙產生元初的大爆炸奇點和黑洞中的奇點。愛因斯坦早先否認過奇點的存在，他甚至還寫過論文以論證黑洞(那時還沒有這個生動的稱呼)的不可能性。霍金和彭羅斯的奇性定理表明了對引力的量子化是不可避免的。

第二，黑洞理論。人們知道，在經典引力論的框架里，黑洞只能吞噬物質，而不能吐出物質。黑洞的表面(視界)猶如地獄的入口，是一個有去無返的單向膜。霍金曾經證明視界的面積是非減的。1974年霍金髮表了《黑洞在爆炸嗎？》一文。這是20世紀引力物理在愛因斯坦之後的最偉大論文。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。隨之黑洞質量降低，溫度就會升高，最終導致黑洞的爆炸。在這被稱為霍金輻射的場景中，量子理論、引力理論和統計物理得到了完美的統一。黑洞理論是科學史上非常罕見的例子，它首先在數學形式上被詳盡的研究，後來才在天文學的許多觀測上證實了它的普遍存在。現在，人們的共識是，每個星系的中心都是一顆極其巨大的黑洞。

第三，無邊界宇宙理論。霍金在80年代初，創立了量子宇宙學的無邊界學說。他認為，時空是有限而無界的，宇宙不但是自洽的，而且是自足的，它不需要上帝在宇宙初始時的第一推動。宇宙的演化甚至創生都單獨地由物理定律所決定。這樣就把上帝從宇宙的事物中完全摒除出去。上帝便成了無所事事的「造物主」，它再也無力去創造奇蹟。亞里士多德、奧古斯丁、牛頓等人曾在宇宙中為上帝杜撰的那個關於「第一推動」的神話，完全是虛幻的。量子宇宙學的主要預言之一是關於宇宙結構的起源。若干年前，宇宙背景輻射探測者對太空背景溫度起伏的觀察證實了這個預言。

在他帶來的宇宙學巨大變革的光景之下，任何關乎貢獻的贅述都顯得微不足道了..

值得一提的是簡，愛讓這一切生命本不可承受之重因風而起，輕盈如蝶翼。

浩渺星空下，除了埋藏心底的宇宙終極詰問，還有蛻去蝶蛹之後，那個仍是一往情深的少年。

霍金走了，連同他的浩瀚星辰，離我們而去。

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