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霍金:生為伽利略靈、死為愛因斯坦魂

他的理論揭露了宇宙的秘密,他的心智啟發我們對宇宙的好奇。

撰文/吳俊輝

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霍金:生為伽利略靈、死為愛因斯坦魂

他的理論揭露了宇宙的秘密,他的心智啟發我們對宇宙的好奇。

撰文/吳俊輝


(圖:「太空,我來了!」霍金為慶祝65歲生日,體驗零重力後發表的感言。)


霍金教授(Stephen W. Hawking,1942年1月8日~2018年3月14日)於伽利略(Galileo Galilei,1564年2月15日~1642年1月8日)逝世300週年紀念日誕生,而於愛因斯坦(Albert Einstein,1879年3月14日~1955年4月18日)的139歲冥誕逝世,享壽76與愛因斯坦同壽,這一切看似已經安排好的。


霍金畢生的學術貢獻主要都圍繞在兩個主題:時空結構的「奇異點」問題以及「黑洞」。他博士論文(1966年)的最終章(第四章),標題即為奇異點(Singularities),是他傳奇學術生涯的起點。四年後、也就是我出生那年,他和英國物理學家彭若斯(Roger Penrose)證明,如果宇宙的空間結構在大尺度上具有同質性且其演化符合廣義相對論,那麼時空的起點必須是個奇異點。奇異點是個體積無限小、密度無限大的點,不只一般人無法想像,它在數學及物理上都被認為不可能存在於現實中,因此是科學上的大問題,至今未解。這個奇異點問題的想法乃源自對黑洞中心的研究。


在黑洞議題上,霍金的成名作當屬「霍金輻射」,他原本認為黑洞只吸不吐,所以會越來越大,裡面的資訊也永遠出不來。但當他結合愛因斯坦生前苦於無法統一的兩個近代物理基石「量子物理」與「廣義相對論」時,竟發現黑洞會發出微弱光芒而慢慢蒸發,我們稱之為霍金輻射;當年他32歲,同年被選為英國皇家學會最年輕的會士之一。他在之後的數十年,一直扮演著上述兩大主題的先驅,大致完成了解謎所需的理論架構及數學工具,剩下則得靠後世發展出更先進的科技時,用觀測或實驗來驗證。


霍金畢生獲得無數榮耀,但至今未獲得諾貝爾獎,也永遠拿不到了,因為能夠全面驗證他理論的科技存在於未來,而諾貝爾獎不頒給過世的人。這就像廣義相對論無法為愛因斯坦贏得第二座諾貝爾獎一樣,因為相對論的全面性科學驗證發生在愛因斯坦死後。以一個質量與太陽相同的黑洞為例,其霍金輻射的溫度只比絕對零度多出不到千萬分之一℃,而黑洞質量越大、輻射溫度越低,目前的科技仍未成功確認這些預測!


對於霍金的辭世,感觸最深的老友之一莫過於只比他大兩歲的索恩(Kip S. Thorne)。索恩是電影「星際效應」(Interstellar)的科學顧問,也經常和霍金公開打賭,最知名的就是「黑洞到底存不存在?」。索恩於2017年底才因重力波的觀測驗證,與其他兩位學者共同獲得諾貝爾物理獎,而霍金雖早在其博士論文的第三章就在研究膨脹宇宙中的重力波,但於28歲的一念之間決定放棄朝這個方向前進。他在2013年出版的最後一本自傳《我的人生簡史》中提到,「還好」當年沒有走上重力波的研究之路,因為他認為重力波的觀測研究在他有生之年很難有所突破,但索恩的諾貝爾獎證明霍金錯了;我如果是霍金,在索恩獲獎後的這幾個月,內心一定百感交集。霍金幾乎每年冬天都會走訪美國加州理工學院一個月,一方面是去避寒,另一方面則是找索恩敘舊。索恩顯然失去了一位重要的賭友。


霍金的《時間簡史》啟發了我及無數人對宇宙的好奇,發行量僅次於《聖經》的這本書其實也深具文學內涵。1996~1999年,我幾乎每天和他共進午餐,那是夢中偶像走進現實的過程。我們對他的嚮往並非全然來自他的科學成就,而是他面對「漸凍症」的毅力,以及對整個人類社會的關懷,包括對外星人及女性的見解。


今年農曆新年,我造訪劍橋時他已非常虛弱,2月28日我因倫敦大雪而滑倒摔斷右手,整整兩星期後他就辭世,這兩件事沒有科學的因果關係,就像他的生日、忌日巧合也都沒有,但總令人在異常的春雪中格外悵然。霍金教授,您好好休息吧,您不需要諾貝爾獎。