在霍金客串美剧《生活大爆炸》时,谢耳朵曾调侃霍金:你那么厉害,为什么没拿诺贝尔奖?霍金本人则幽默宣称:“我没拿过诺贝尔,可我演过《辛普森的一家》呀。”
抛开段子不谈,那到底是为啥霍金如此开创性的研究没能获得诺贝尔奖呢?霍金在宇宙学、理论物理学领域的学术成果与贡献主要在哪些方面?学界到底如何看待霍金的贡献与地位?
要回答这些问题,不是行家里手可谈不了。今天,我们就采访了理论物理学家、中山大学天文与空间科学研究院院长、科普作家李淼先生,请他从学界角度,严肃地聊一聊作为一个理论物理学家的学者霍金。在李淼看来,说霍金是继爱因斯坦之后最伟大的物理学家,是不对的;只能说,霍金是继爱因斯坦之后,社会影响力最大的科学家。
李淼,理论物理学家,中山大学天文与空间科学研究院院长,著有《暗能量》等。
采写|新京报记者徐学勤
新京报:经常有人说,霍金是继爱因斯坦之后最伟大的物理学家,你是否同意这种说法?单纯从科学成就而言,霍金在物理学界应该居于何种地位?
李淼:说霍金是继爱因斯坦之后最伟大的物理学家,这种说法是不对的。只能说,霍金是继爱因斯坦之后,社会影响力最大的科学家。今后五十年也许不会再有社会影响这么大的科学家出现。
对霍金科学成就的评价,如果放在宇宙学领域来考察,他在过去五十年内,可以排前两位。但如果放在整个物理学来考察,可能很难进入前三名,不过,他当然是20世纪下半叶最伟大的物理学家之一。
新京报:霍金的学术贡献主要有哪些?
李淼:首先,他和彭罗斯一起证明了奇点定理,这条定理是基于爱因斯坦的广义相对论,它认为宇宙起源于一个奇点,在这个奇点上,空间和时间消失,物质密度无限大。在奇点附近,物理学定律不再适用,包括广义相对论,物理学家们需要一个更好的理论来取代广义相对论。这种努力进行了大约60年,可以肯定地说,我们离得到这个物理学“圣杯”还很远。
黑洞示意图
其次,是发现了“黑洞不黑”,也就是说,黑洞会发光,会辐射几乎所有的基本粒子,这种现象叫“霍金蒸发”。但是,由于宇宙中的黑洞都很大,它们的质量至少是太阳的好几倍,天文学家几乎不可能观测到这种辐射。为什么呢?因为根据霍金的研究,每一个黑洞的辐射都有一定温度,黑洞的质量越大,温度就越低。比方说,一个几倍于太阳质量的黑洞,温度只有一千万分之一度(绝对温度),远远低于无所不在的微波背景辐射的温度。只有当黑洞的温度高于微波背景辐射的温度,才有被观测到的可能。
于是,霍金就设想了一种可能,也许在宇宙大爆炸刚刚发生之后,产生过一些质量比较小的黑洞,质量大约是一座山的样子。这些黑洞到了今天因为不断蒸发,质量已经很小了,小到可以辐射X射线,或者能量更高的射线。当然,天文学家并没有观测到这种辐射。因此,霍金最重要的研究并没有事实来支持。但是,物理学家中没有人怀疑霍金的黑洞不黑结论。“霍金蒸发”的最重要的作用,是鼓励一大批物理学家来研究万有引力和量子力学的结合。
新京报:清华大学科学史系主任吴国盛教授说,霍金的这两大理论不算很大的工作,也并非其原创。你如何看待?
李淼:奇点定理,在霍金之前,已经有另外一位英国物理学家提出过,只不过适用范围和后来霍金证明的不一样。
但是,黑洞蒸发理论是霍金的原创。另外,关于宇宙早期的不均匀性也是霍金原创,他认为宇宙早期是不均匀的,如果完全均匀,就没有现在银河系、太阳系的结构,他是几组科研团队中最早提出不均匀理论的。
新京报:霍金的一些研究理论,并不能得到实验或者观测证实,为何会被科学界接受?
李淼:他的理论都没有被实验或者观测证实过,如果能被证实或者观测到,他早就拿到诺贝尔奖了。霍金的研究几乎都是理论先于观测,之所以能被接受,是因为大家认为他的推演逻辑是没有问题的,只不过观测起来很困难。而理论物理学家的一个惊人之处,就在于他们可以在事物被观测到之前发现它们。
新京报:霍金最广为人知的作品是《时间简史》,这本书在全世界卖出了万册,从学术角度该如何评价它?它畅销的原因是什么?
李淼:这是一本科普书,不好用学术角度来评价。这本书的英文版初版于年,本来霍金打算起名为《从大爆炸到黑洞》,但编辑认为这个书名一点也不讨好,虽然霍金那时在学术界如日中天,他建议改成《时间简史》。
说霍金是继爱因斯坦之后最伟大的物理学家,这种说法会引起巨大争议。但说霍金是继爱因斯坦之后,社会影响力最大的科学家,大概没人反对。
之所以畅销,一是因为作者是霍金,他是科学界的第一IP,他的经历太传奇、太励志了;二是霍金喜欢在书里讲故事,他懂得讲故事的重要性;三是传为美谈的,霍金在整本书里只用了一个公式,也就是爱因斯坦的质能关系E=mc2,因为编辑告诉他多一个公式少一半读者;四是人类对宇宙和自身从何而来,往何处去,以及宇宙为何会如此,有天然的探究的欲望。
新京报:你和霍金见过四次面,能否谈一下你们见面时的情形?
李淼:第一次见面,是年霍金首次访问中国,我在中国科技大学读研究生,他被邀请来到中科大。与他同行的还有他的学生和护士,总共四五个人,他们在中科大待了两三天。先是做了一场公共演讲,主要是面对学生,后来有一场闭门的学术研讨,我在研讨会上,用结结巴巴的英语报告了我们在他的“无界理论”中计算宇宙早期黑洞生成率的结果,他有些怀疑,我给他看了我的计算草稿,他貌似打消了怀疑。第二天,我们还陪同他去合肥的一个剧院看了杂技表演。
年霍金访华,和中国学者合影
那时候,他已经坐在轮椅上,还能发出一点声音,只不过别人听不懂,他有个专门的学生来解释。虽然不能正常交流,但他的思维很敏锐,很严谨,也很幽默。比如,有听众问他问题,如果听众的问题不太好回答,他就会绕个弯子很幽默机智地来回答。
第二次是在剑桥大学,去访问霍金的研究所,也是做了一个报告。前两次见面,接触得多一些,后两次在美国,一次在加州,一次在科罗拉多,那是在一个小圈子里听他的学术报告,有时候他也会听一两个别人做的学术报告,他不能听很多,因为坚持不了那么长时间。那是年和年,那时他已经完全没法说话了,需要借助机器发声,交流很费劲。
新京报:作为宇宙学家,霍金宣称自己是无神论者,是否宇宙学学者大多是如此?
李淼:他在书里一直说自己是无神论者,但并非所有宇宙学家都是无神论者,也有有神论者。我既不是有神论者,也不是无神论者,我是不可知论者。
本文为独家原创内容。采写:新京报记者徐学勤;编辑:走走。未经新京报书面授权不得转载,欢迎转发至朋友圈。
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