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剪裁 梅曉春:把廣義相對論引入歧途的霍金

金去世了!這個消息瞬間傳遍全球,世界在哀悼,中國在刷屏。儘管塵歸塵,土歸土,霍金的精靈並沒有入土為安。它像霍金吹起的宇宙量子泡沫,瞬間膨脹,充滿了地球的上空。

這個被限在果殼裡,卻用輪椅縱橫天下的人,贏得他所希望的哀榮。他用三根功能尚存的手指,在宇宙學鋼琴上彈奏出的怪誕之聲,收穫了無數的中國粉絲,贏得無數的眼淚。霍金由此完成了從凡人到聖人的角色變換,進入天國,羽化成神。

但也有人歡呼一代科學忽悠大師的離去,說神漢霍金走了,世界人民不再受恫嚇,中國人民從此擺脫精神枷鎖。更有人對霍金的理論持懷疑態度,認為霍金名不副其實。西方世界塑造霍金來證明他們的優越,符合好萊塢電影英雄拯救世界的傳統與風格。在崇拜一個西方人眼中的聖徒之時,別冷落了中國人自己的科學英雄。

請看以下網路留言。

有人唱頌歌:

神一樣存在的巨人,現在真的變成了神。願走好 。

為了人類的興盛,承受因泄露天機而被懲罰的又一個「普羅米修斯」。

上帝缺一個智者,於是他帶走了霍金。

你是上天派來在地球上傳播真理的使者。上帝把你從那個帶有枷鎖軀體帶出來,把你的靈魂化作宇宙中璀璨的那一顆星!當人類仰望星空時,都會看到你偉大的靈魂發出的最閃亮的光芒!

有人無比悲痛:

我沉默了、嗚咽著不想說話,我敲擊鍵盤時,眼眶又淚水在滾動,還能說什麼呢?偉大的霍金先生、神一樣的男人。

大家都不會相信你的去世,你那麼的頑強,你並沒有死,你只是像白雪公主那樣,不能再蘇醒而已。你怎麼可能去世?你定是覺得太累了,想休息一下而已,不要再騙我們啦。

有人如喪考妣:

霍金你死了我們怎麼辦? 我們難道要在什麼都不知道的情況下,看著世界末日來臨嗎?我們需要你這個天才。 我國的發明家需要你的時間,去拯救我們地球上的人啊!

你是我們全世界的希望,全世界的史蒂芬.霍金,你去世就代表地球沒有了希望。 不知道我們地球還有沒有像你這樣可以估計世界末日的人啊!

更有人願以身體相贈:

霍金先生,也許我們的留言可以把你從死神中拉回來,如果能把靈魂轉換到別人身體里,我可以把身體讓給您。我希望您能長生,不要那麼早離開。我寫到這裡,已經淚流滿面了。

有人認為黑洞比淘寶和微信重要:

馬雲、馬化騰死了就死了,但是霍金我們會永遠記得。

有人調侃:

霍金這貨上知天文,下肢癱瘓,我雖然不能推翻他的理論,但我可以推翻他的輪椅。

這一定是假的!真正的霍金早已被後人用時光機接去未來,他的去世只是假象。

有人期待王者歸來:

真正科幻界的大佬,等您有天穿越黑洞歸來。

我不信鬼神,但我想霍金先生一定還在無垠宇宙中的某個角落繼續散發光彩。

霍金老先生,等著我,終有一天我會坐著人類最新的飛船去登陸您!

有人懷疑

一群人都不知道他的學說是什麼,就在這裡緬懷,而且你確定他的學說就是正確的?一個天馬行空的黑洞學說被你們吹捧,我就問,現在有證據表明有黑洞了嗎?古代人沒有環遊世界就認為天圓地方,我們現在不也是這樣?

有人理智

作為一個純粹的理論物理學家,研究黑洞和宇宙,霍金的理論基本都無法被實驗或觀測證實,有人說他是科學巨人,有人說他是科學明星。他到底是天才還是庸才,就讓後人去證實吧。

更有人揭短毫不留情

臨死前還亂說,嚇唬世界人民……。

一代天文學忽悠大師終於涼了。

去世留下唯一預言:2020世界末日!

神漢霍金死了,中國科學的春天來了。

霍金也沒做什什麼貢獻,整天妖言惑眾!霍金走的好!霍金早該走了!

霍金就是個滿嘴跑火車,吹牛皮,到處刷自己的存在感!

這位專家終於不用再胡言亂語,預測未來,給人類帶來恐慌了。

那麼,霍金到底是一個什麼樣的人,值得社會大眾如此牽掛,如此美譽加身和怒言相向呢?這事千人千詞,各說各的。對霍金溢美之詞已經太濫,本人以下談點另類看法,但願不要引起人神共憤。

一.霍金的理論對不對?

中國鋪天蓋地的媒體輿論,都沒有談論這個問題,甚至一點點疑問都沒有。不但口徑一致地說霍金是偉大的物理學家,而且是愛因斯坦之後最偉大的物理學家。但也有許多人說他並不是最偉大,世界上許多物理學家都會對這種評價不以為然,認為霍金的科學貢獻只能說是尚可陳,其中包括霍金在劍橋大學的許多同事。

霍金生於牛頓忌日,死於愛因斯坦生日。許多人對稱津津樂道,說冥冥上蒼似乎有意,安排了這種關聯。然而從概率的角度,似乎沒有什麼奇怪。每年365天,因此每個人生於牛頓忌日的概率是365分之一,死於愛因斯坦生日的概率也是365分之一。生於牛頓忌日,又死於愛因斯坦生日的概率大約是13萬分之一。中國13億人中約有1萬人與霍金的生日和忌日相同,全世界約有5萬人與霍金的生日和忌日相同,牛頓、愛因斯坦的傳人未免太多了。

霍金是否值得世人因此稱頌,關鍵要看霍金在物理學上到底做了什麼,他做的東西到底對不對。按照一般的說法,霍金做了三件事:

1. 與彭羅斯一起證明了奇性定理,指出愛因斯坦廣義相對論引力場方程一定存在奇點解。

2. 證明了黑洞的面積定理,提出黑洞量子輻射理論。

3. 量子宇宙學的研究。

奇性定理意味著時間有起點,宇宙有開端。那麼有人就要問了,時間的起點之前是什麼?唯一的解答就是,上帝創造了世界,萬物才有了開端。於是有人認為,現代物理學證明上帝存在,梵蒂岡教廷總算透了一口氣。自伽利略開闢近代科學以後,神學逐漸讓位於科學。尼采公然聲稱上帝已死,教會的生存空間備受擠壓。如果宇宙在時間和空間上有開端,上帝就有存在的理由,霍金對基督教會就有再造之恩,雖然他本人並不認為宇宙過程需要上帝推動。

難怪1981年霍金參加梵蒂岡教廷科學院會議,驅動輪椅來到教皇保羅二世座位前時,教皇離開座位,在霍金前跪下,與他臉對臉交談。這種禮遇聞所未聞,在場的教徒們都驚呆了。教皇對霍金的感激之心,流露於言表。似乎在他看來,霍金可以列入聖徒行列,區區曲膝,又當如何?

然而在科學看來,一個理論存在奇點意味著什麼呢?意味著這個理論存在根本性的缺陷!奇點就是無窮大,在現實世界中,一般事物沒有無窮大。如果一個物理學理論出現無窮大,這個理論的好日子就到頭了。事實上,物理學經常是通過克服無窮大而進步的。比如十九世紀末,光的輻射理論出現無窮大,被稱為紫外線災難,結果導致量子力學的誕生。

霍金髮現愛因斯坦廣義相對論中時空奇點不可避免,意味著彎曲時空引力理論不可能是一個正確的理論,引力必須回到牛頓的平直時空描述。物理學已經在霍金面前打開新的一扇門,讓霍金有了一個真正超越愛因斯坦的機會。如果霍金有點叛逆,且足夠智慧的話,他完全可以提出回歸平直時空,通過改造牛頓引力理論,真正成為牛頓的傳人。

遺憾的是,霍金自己把這扇門關上。他寧可接受愛因斯坦的近乎妖孽的彎曲時空引力理論,使自己跌入奇異性黑洞的無底深淵。同時還拉上後世無數的物理學家,齊刷刷地投身黑洞,坑人無數。

進入黑洞熱力學領域,霍金證明黑洞的面積不隨著時間的增加而減小,由此可以引入黑洞熵的概念。之後霍金又提出黑洞會輻射微觀粒子,這個理論被認為是霍金一生最重要的成就。

然而作者仔細考察了黑洞熱力學和黑洞輻射理論後,發現存在嚴重的問題。可以說這兩個理論的數學物理錯誤一大堆,純屬胡編亂造,根本不可能成立。主要問題如下(非專業的讀者請忽略以下五段文字):

I)黑洞熱力學溫度違背卡諾熱機的基本原則

黑洞熱力學採用與理想卡諾熱機類似的引力熱機循環來定義黑洞溫度。卡諾熱機從高溫熱源吸熱,在低溫熱源放熱,吸熱與放熱不相等,二者之差等於熱機系統對外做功。然而引力熱機循環卻是令高溫熱源的吸熱等於在黑洞低溫熱源的放熱,同時假設系統還對外做功。這不但違背卡諾熱機的基本原則,還破壞能量守恆原理。

II)霍金黑洞輻射與參考系的選擇有關不可觀察

廣義相對性原理認為,對於物理過程的描述,宇宙中所有的坐標系都是等價的,在什麼坐標系描述取決於方便。然而霍金黑洞輻射與坐標系選擇有關,需要將度規和運動方程變換到烏龜坐標系計算。由於地球觀察者只能在施瓦西坐標繫上進行觀察,無法在烏龜坐標繫上進行觀察,僅從這一點,就可以認為霍金的黑洞輻射理論沒有意義。

III)烏龜變換破壞空間點一一對應性,在現實中不可實現

計算表明烏龜坐標變換導致部分空間重疊,把施瓦西坐標系中的兩個點變成烏龜坐標系的一個點,空間點的一一對應性被破壞。因此烏龜變換在現實中也是不可實現,所有在烏龜坐標繫上計算的黑洞輻射理論都不可能是真的。

IV)黑洞輻射的計算坐標混亂導致錯誤

霍金黑洞輻射理論存在嚴重的坐標混亂的問題,由於沒有嚴格區分烏龜坐標系和施瓦西坐標系,運動方程中同時存在烏龜坐標系和施瓦西的坐標,導致完全錯誤的物理結果。

V) 沒有證明黑洞能夠發射光子

最最奇怪的是事情是,霍金實際上從來沒有證明黑洞能夠輻射光子。黑洞最初的定義是光都不能透射出來的天體,有質量的粒子更不可能從黑洞中逃脫。這種結果很具有諷刺意義,它意味著黑洞無法輻射沒有質量的光子,卻能輻射有質量的微觀粒子。然而霍金的工作給一般人的印象卻是,按照量子力學,光子能從黑洞中逃脫。

霍金的第三個量子宇宙學研究,試圖從微觀物理學的角度討論宇宙的創生和演化。但並沒有形成體系,也未能得到科學界的認可。與其說它是一種嚴格的科學理論,不如說是一些零散空泛,自相矛盾而又莫名其妙的想法。

霍金去世之後,一個朋友給我發來一個微信,說是霍金某書中的一段話,讓我幫助解釋。它就是關於量子宇宙學的,本人自覺無法洞察其中奧妙,現抄錄如下,求教於讀者諸君。

空間-時間在普朗克尺度(10的負33次方厘米)下不是平坦的,而是處於一種泡沫的狀態。在量子引力中不存在純態,因果性受到破壞。因此使不可知性從經典統計物理、量子統計物理提高到了量子引力的第三個層次。

物理學講究實證,物理概念需要實驗檢驗。且不說普朗克尺度是否可以測量,所謂空間,就是空空如也,如何起泡?時間是過程的持續性,空間則具有廣延性。時間變泡泡,持續性變成廣延性,如何實現二者的溝通?量子力學中,純態是基本態。量子引力不是純態,難道是混合態?不是純態,因果律就要破壞?經典物理學具有確定性,經典統計物理採用概率方法描述,因果律怎麼就破壞了?

事實上霍金的三個物理學成就一個不如一個。第一個研究的結果被他歪曲了,時空奇異性被他合理化,把引力理論引導到死路。愛因斯坦引力理論的錯誤被霍金繼承下來,並無限地放大,造成的惡果遠大於成果。第二個黑洞輻射研究則開創了物理學研究胡編亂造的先河,後患無窮。第三個研究則更象一堆夢人痴語,不如不提。

總而言之,霍金的物理學研究華而不實,大部分都是錯的。在物理學史上,霍金只是一個過客,他的理論遲早要被拋棄。自詡是牛頓、愛因斯坦傳人者,霍金先生盛名之下,其實難副!事實上,他在晚年已經進行自我否定,說明他還是明智之人。

二.最成功的科學暢銷書作者

如果以暢銷書的銷售數量來衡量,霍金當之無愧是最成功的。他的《時間簡史》一書,自出版以來已經被翻譯成幾十種文字,銷售數量據說達到2500萬冊。世界上的科普作家,無人能夠匹敵。筆者自青年時代開始,幾十年來一直在新華書店的暢銷書柜子里看到這本書。不論社會上層高雅人士還是下層販夫走卒,只要自認有文化,都以擁有一本《時間簡史》為榮。

但我為什麼不說他是最偉大的科普作家呢?這就要說說什麼叫科普。

記得小時候父親問我一個問題,為什麼吹口氣蠟燭就滅。見我一臉茫然,就讓我看一本名叫《十萬個為什麼》的書。書中說燃燒有三個要素:可燃物、助燃物和燃點。吹一口氣,溫度降低,達不到燃點,蠟燭自然滅。

這就是科普!首先,它告訴你的必須是真的。其次,它要淺顯易懂,不但告訴你之然,而且要告訴你之所以然。

然而,且不談真假,《時間簡史》淺顯易懂嗎?它能夠告訴你宇宙之所以然嗎?在近日的網路評論中,我看到一個帖子:

讀初中時,我擁有了一本《時間簡史》,但根本看不懂。於是我就把它封存起來,心想長大之後一定能夠看懂。大學畢業之後,我再次把它打開,發現還是看不懂。媽呀,我什麼時候才能看懂?我可能一輩子也看不懂!

我想著應該是大多數人對霍金《時間簡史》的體驗,它只是在形式滿足了大多數人對宇宙的好奇心。但涉及到的概念過於抽象,邏輯過於深奧,令普通人望而生畏,只能淺嘗而止。即便是物理學專攻者,如果不是在時空引力領域學習工作過,也不能真正品出其中三味。

在西方也一樣,《時間簡史》被戲稱為「讀不了的暢銷書」 (Unread Bestseller),《時代》雜誌曾說,那些買了《時間簡史》的人,大多隻看到第三頁。

如果一本科普書讓大多數人都看不懂,還算科普書嗎?因此對於大多數人,擁有一本《時間簡史》只是一種時時髦。正因為看不懂,才要有擁有它,收藏它。試問,誰會去收藏一本小學自然課本呢?如果《時間簡史》是一本淺顯易懂的科普書,放在書桌上,只能丟人現眼。這才是《時間簡史》暢銷的秘密!

難怪金星女士在她的微博上發言說:

今天不少人在朋友圈轉發霍金,其實也就是悼念『霍金』的名字,裝個『文化人』而已。其實霍金是研究什麼的根本就不知道,甚至連他名字的英文全拼都不知道,太假了!

不想金星此舉立即遭到強烈反擊,引來許多批評,被迫刪去。稱頌霍金似乎已成政治正確,不得異議。

三.最成功的洗腦機器

當然,我們也不能說《時間簡史》這本書完全沒有科學功能。它可以激發青少年的想像力,鼓勵人探索宇宙奧秘的興趣。但它的負面功能實際上大於正面功能,對青少年自然觀的形成會產生巨大負面的影響。更明白地說,它具有洗腦功能。事實上,它是科學史上最成功的洗腦機器。它沒有告訴你什麼是真,什麼是假,而是混餚了真與假,把假的變成真,使你誤以為真。

在《時間簡史》中,宇宙問題被神秘化,自然界的樸素本性被充分地歪曲。它用扭曲的空間,虛幻的時間,不斷折磨你的心靈,讓你感到窒息。奇性黑洞,白洞,蟲洞,時間機器,暴漲宇宙,泡泡宇宙,宇宙大爆炸,宇宙大崩塌,平行世界,宇宙分裂,不斷分裂,林林種種,撲面而來,總是似是而非,雲里霧裡,使你神經分裂,頭腦暴漲。

傳統物理學的確定性全然消失,那些任意匿造的,沒有任何實驗和觀察根據的宇宙情景,被誤解成真實的發生。某些類似星象學的東西大行其道,大自然的本來面目被充分顛倒。讀者在書中完全迷失方向,不知家園在何方。

Science科學創建者shkoh chao:國家計算機高級工程師,業餘天文學家和科普工作者。新浪微博認證博主,今日頭條認證科普作者,頭條問答簽約作者,騰訊企鵝科普達人,UC頭條認證科普作者,鳳凰新聞科技頻道科普作者。每天多篇前沿科學科技資訊讓你掌握一手科學信息。多篇科學探索文章,擴充你的腦容量,讓你成為大神般的十萬個為什麼的解密者。


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