四川省金堂中學(xué) 童華池
《宇宙的未來(lái)》是當(dāng)代最負(fù)盛名的理論物理學(xué)家--英國(guó)的史蒂芬霍金1991年1月在英國(guó)劍橋大學(xué)的一次演講。人民教育出版社編輯出版的現(xiàn)行高中語(yǔ)文“實(shí)驗(yàn)課本”和“試驗(yàn)課本”均選用了這篇演講稿。面對(duì)這篇專(zhuān)業(yè)性很強(qiáng)而難于理解的課文，筆者很自然地生發(fā)了與霍金，與課文有關(guān)的三個(gè)方面的聯(lián)想。
一、霍金與高士其
霍金是一位偉大的科學(xué)家。人們對(duì)他的敬重，不僅在于他在理論物理方面的巨大貢獻(xiàn)，還在于他對(duì)人類(lèi)的這些貢獻(xiàn)，是在身患絕癥，全身癱瘓的情況下作出來(lái)的。一見(jiàn)到霍金的名字，不禁使人想到了高士其。
對(duì)于現(xiàn)在的青少年來(lái)說(shuō)，高士其的名字很可能是陌生的，但對(duì)于上世紀(jì)五六十年代的青少年來(lái)說(shuō)，高士其可是一個(gè)響當(dāng)當(dāng)?shù)拿��！案呤科洹比齻�(gè)字頻頻出現(xiàn)在報(bào)刊電臺(tái)和中小學(xué)的課本上，如果要說(shuō)偶像，高士其可是那個(gè)時(shí)代許多青少年心目中的偶像。
霍金與高士其，兩人何其相似乃爾！
其一，他們都是科學(xué)家。
其二，他們都是身患絕癥，全身癱瘓的科學(xué)家。
1927年，高士其入芝加哥大學(xué)醫(yī)學(xué)研究院攻讀細(xì)菌學(xué)，次年，在實(shí)驗(yàn)時(shí)不慎，受甲型腦炎病毒感染，留下嚴(yán)重后遺癥，后來(lái)病情不斷加重，造成全身癱瘓。那一年，高士其23歲。
1962年，霍金從英國(guó)牛津大學(xué)畢業(yè)到劍橋大學(xué)讀研究生，也是在“次年”，體檢時(shí)，被確診患上了 “肌萎縮性脊髓索硬化”這一無(wú)法治愈的疾病，后來(lái)，身體每況愈下，以致全身癱瘓。那一年，霍金才21歲。
其三，他們的科學(xué)研究，都是在身體致殘以后，在常人難以想象的極為艱難的情況進(jìn)行的。
高士其致殘后，他仍以超人的毅力，堅(jiān)持學(xué)完了細(xì)菌學(xué)博士研究生的全部課程�；貒�(guó)后，他的工作的重心轉(zhuǎn)到了科普創(chuàng)作上。他的手癱瘓后，筆握不住了，甚至連說(shuō)話也困難，即使在這種情況下，他仍然堅(jiān)持創(chuàng)作。他先打好腹稿，然后艱難地發(fā)出模糊的喉音‘嗯嗯、喔喔’，一個(gè)字一個(gè)字地口述，由秘書(shū)、妻子和護(hù)士記錄整理。有時(shí)為了弄清一個(gè)字，往往要反復(fù)哼二十幾遍，記下一段話，要用半天時(shí)間……
霍金致殘并癱瘓后，再也無(wú)法用自己的聲音表述他的思想，只能借助3個(gè)手指操縱按鈕輸入要說(shuō)的話，再經(jīng)由語(yǔ)言合成器發(fā)出聲音，他的演講，就是采用這樣一種常人無(wú)法想象的困難方式進(jìn)行的。平常，霍金看書(shū)必須依賴(lài)翻書(shū)頁(yè)的機(jī)器，讀文獻(xiàn)時(shí)需要請(qǐng)人將每一頁(yè)都攤在大桌子上，然后驅(qū)動(dòng)輪椅如蠶吃桑葉般地逐頁(yè)閱讀；寫(xiě)作則是以平均一分鐘輸入10個(gè)單詞的“慢”速度進(jìn)行……
最終，他們都取得了令人矚目的成就。
誠(chéng)然，學(xué)習(xí)《宇宙的未來(lái)》，我們要學(xué)習(xí)霍金的先進(jìn)理論，而霍金的精神，“霍金們”的精神，同樣是需要我們好好學(xué)習(xí)的。
二、霍金與愛(ài)因斯坦
一提到霍金，不能不想到愛(ài)因斯坦，這是因?yàn)椋核麄兺?0世紀(jì)最偉大的物理學(xué)家，霍金還被譽(yù)為當(dāng)代的愛(ài)因斯坦。
愛(ài)因斯坦一生中最重要的貢獻(xiàn)是創(chuàng)立了相對(duì)論。
1905年發(fā)表狹義相對(duì)論。這個(gè)理論指出在宇宙中唯一不變的是光線在真空中的速度，其它任何事物──速度、長(zhǎng)度、質(zhì)量和經(jīng)過(guò)的時(shí)間，都隨觀察者的參考系（特定觀察）而變化。
1915年發(fā)表廣義相對(duì)論。這個(gè)理論解釋了引力作用和加速度作用沒(méi)有差別的原因。他還解釋了引力是如何和時(shí)空彎曲聯(lián)系起來(lái)的，利用數(shù)學(xué)，愛(ài)因斯坦指出物體使周?chē)臻g、時(shí)間彎曲，在物體具有很大的相對(duì)質(zhì)量（例如一顆恒星）時(shí)，這種彎曲可使從它旁邊經(jīng)過(guò)的任何其它事物，即使是光線，改變路徑。
霍金是當(dāng)今世界上繼愛(ài)因斯坦之后最杰出的理論物理學(xué)家。他的黑洞蒸發(fā)理論和量子宇宙論不僅震動(dòng)了自然科學(xué)界，并且對(duì)哲學(xué)和宗教也有深遠(yuǎn)影響。從宇宙大爆炸的奇點(diǎn)到黑洞輻射機(jī)制，霍金對(duì)量子宇宙論的發(fā)展作出了杰出的貢獻(xiàn)。他的科普著作《時(shí)間簡(jiǎn)史》將最艱深的理論問(wèn)題與大眾最普遍的興趣結(jié)合起來(lái)，在世界上的發(fā)行量已超過(guò)2000萬(wàn)冊(cè)，成為世界上最暢銷(xiāo)的科普讀物。新書(shū)《果殼里的宇宙》獲得2002年度安萬(wàn)特科學(xué)圖書(shū)獎(jiǎng)。該獎(jiǎng)項(xiàng)是世界最知名的科普?qǐng)D書(shū)獎(jiǎng)之一。這本書(shū)是一本圖文并茂的科普著作，主題是宇宙學(xué)，涉及廣義相對(duì)論、量子論、黑洞、暴脹、時(shí)間旅行、弦論、超引力等諸多前沿概念。
去年8月，霍金第二次來(lái)到中國(guó)，新華社記者就霍金在學(xué)術(shù)界的地位以及他對(duì)整個(gè)天體物理學(xué)等做出的貢獻(xiàn)，采訪了北京師范大學(xué)天文學(xué)系何香濤教授。何教授告訴記者：“霍金在學(xué)術(shù)上的貢獻(xiàn)是有目共睹的，他對(duì)整個(gè)理論物理、天體物理及天文學(xué)的學(xué)術(shù)發(fā)展做出了巨大的貢獻(xiàn)。尤其是他‘黑洞不黑’的理論糾正了許多人關(guān)于‘黑洞是黑’的觀念，使人們知道它是可以蒸發(fā)的，讓人們了解到宇宙的緩沖余地�！�
有趣的是，《物理學(xué)世界》雜志前不久的一次調(diào)查顯示，霍金的同行與公眾的態(tài)度并不相同。由當(dāng)今最著名的物理學(xué)家評(píng)選出的他們心中最杰出的同行中，愛(ài)因斯坦以119票排名第一，牛頓46票緊隨其后，至于斯蒂芬霍金，他與另一些杰出科學(xué)家一樣只獲得一票，在這份天才名單上收尾。但這并不意味著霍金與愛(ài)因斯坦相比，才能和貢獻(xiàn)相差100多倍。當(dāng)今舉世公認(rèn)的能與愛(ài)因斯坦相提并論的科學(xué)家并不多；就在這極為有限的科學(xué)家中，無(wú)疑，霍金是應(yīng)該排在第一位的。復(fù)旦大學(xué)物理系教授蘇汝鏗在接受記者采訪時(shí)曾說(shuō)：“要我來(lái)評(píng)價(jià)，愛(ài)因斯坦提出的相對(duì)論，開(kāi)辟了一個(gè)嶄新的物理學(xué)時(shí)代，奠定了現(xiàn)代宇宙學(xué)的基礎(chǔ)，有廣義相對(duì)論，才有了后來(lái)的大爆炸理論、黑洞理論等等；而霍金則是將愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論運(yùn)用到許多具體的領(lǐng)域，如大爆炸宇宙學(xué)、黑洞等，豐富了理論，作出了原創(chuàng)性貢獻(xiàn)。”
三、霍金假說(shuō)與他人假說(shuō)
⒈“宇宙的未來(lái)”假說(shuō)與其他學(xué)科、其他領(lǐng)域的假說(shuō)
人類(lèi)自誕生以來(lái)，對(duì)事物的認(rèn)識(shí)總是從混沌走向清晰，從迷信走向科學(xué)；就“科學(xué)”這一范疇來(lái)說(shuō)，現(xiàn)今許多“真理”都是經(jīng)過(guò)了從“假說(shuō)”到“真說(shuō)”的過(guò)程，有的過(guò)程還相當(dāng)漫長(zhǎng)。在電學(xué)領(lǐng)域，富蘭克林用“風(fēng)箏實(shí)驗(yàn)”證明了自己的“閃電確實(shí)是一種放電現(xiàn)象，與室內(nèi)電火花一樣”的假說(shuō)，揭開(kāi)了神秘的雷電之謎；在生物學(xué)領(lǐng)域，中國(guó)遼西發(fā)現(xiàn)的古鳥(niǎo)類(lèi)和帶毛恐龍的事實(shí)，使“鳥(niǎo)類(lèi)起源于恐龍以及一些小型的獸腳類(lèi)恐龍是熱血?jiǎng)游铩边@樣的科學(xué)假說(shuō)被越來(lái)越多的人所接受--這一理論的出現(xiàn)被稱(chēng)為是古生物學(xué)上的一場(chǎng)革命；在地球科學(xué)領(lǐng)域，德國(guó)地球物理學(xué)家、氣象學(xué)家阿爾弗萊德魏格納提出的“大陸漂移說(shuō)”，后來(lái)發(fā)展成“板塊構(gòu)造學(xué)說(shuō)”，并成為20世紀(jì)地球科學(xué)的主流……“宇宙的未來(lái)”假說(shuō)正是在理論物理、天體物理及天文學(xué)的范疇內(nèi)提出的，與其他各門(mén)學(xué)科，各個(gè)領(lǐng)域并列的一種假說(shuō)。
⒉“宇宙的未來(lái)”霍金假說(shuō)與他人假說(shuō)
在《宇宙的未來(lái)》里，霍金探討了宇宙的未來(lái)的兩種命運(yùn)：一是繼續(xù)膨脹下去，一是收縮以至于坍縮成一個(gè)點(diǎn)。膨脹還是收縮，取決于宇宙的平均密度。“如果它比臨界值小，宇宙就將永遠(yuǎn)膨脹。但是如果它比臨界值大，宇宙就會(huì)坍縮，而時(shí)間本身就全在大擠壓處終結(jié)。
對(duì)“宇宙的未來(lái)的兩種命運(yùn)”的假說(shuō)最重要的“理論支撐”是霍金的“黑洞不黑”的理論�；艚鹫f(shuō)：“我在若干年以前發(fā)現(xiàn)，黑洞并不像被描繪的那樣黑。量子力學(xué)的不確定原理講，粒子不可能同時(shí)具有定義很好的位置和定義很好的速度。粒子位置定義得越精確，則其速度就只能定義得越不精確，反之亦然。如果在一顆黑洞中有一顆粒子，它的位置在黑洞中被很好地定義，這意味著它的速度不能被精確地定義。所以粒子的速度就有可能超過(guò)光速，這就使得它能從黑洞里逸出來(lái)，粒子和輻射就這么緩慢地從黑洞中泄漏出來(lái)�！� 黑洞隨著時(shí)間的推移就以這種方式而耗損，直至完全被蒸發(fā)。
在霍金對(duì)外公布他的理論之前，科學(xué)界認(rèn)為黑洞就是一種無(wú)底的井，它吞噬物質(zhì)，使任何東西甚至光都不能逃脫�；艚鸬摹昂诙床缓凇钡睦碚撜秊樵皆蕉嗟娜怂邮��；艚鹚灾拜椛洹北幻麨榛艚疠椛�。
學(xué)習(xí)《宇宙的未來(lái)》，霍金的理論使我們眼界大開(kāi)；與此同時(shí)，我們也會(huì)很自然地提出疑問(wèn)：霍金的理論果真是正確的嗎？“當(dāng)代的愛(ài)因斯坦”為什么與諾貝爾獎(jiǎng)無(wú)緣？
一切科學(xué)假說(shuō)都是需要驗(yàn)證的，霍金的假說(shuō)亦是這樣。據(jù)有關(guān)媒體報(bào)道，科學(xué)家們現(xiàn)在正在瑞士日內(nèi)瓦嘗試建立一個(gè)大型粒子加速碰撞器（LHC），并希望通過(guò)它來(lái)創(chuàng)建黑洞,也許能成功。成功后，霍金的假說(shuō)將會(huì)得到間接的證明。至于“宇宙的未來(lái)”的最終結(jié)局，是無(wú)法直接驗(yàn)證的，一是時(shí)間太漫長(zhǎng)，二是無(wú)論是繼續(xù)膨脹還是坍縮，我們現(xiàn)在賴(lài)以生存的地球和太陽(yáng)都將不復(fù)存在，即使人類(lèi)有能力遷徙到別的星球，與整個(gè)宇宙比起來(lái)，范圍也實(shí)在有限，也難逃宇宙覆亡帶來(lái)的厄運(yùn)，所謂的直接驗(yàn)證也就失去了意義。也正因?yàn)榛艚鸬募僬f(shuō)未能得到驗(yàn)證，也還由于別的原因，目前，霍金暫時(shí)與諾貝爾獎(jiǎng)無(wú)緣。但這并不能從根本上影響霍金在世界上的學(xué)術(shù)地位。
我們學(xué)習(xí)《宇宙的未來(lái)》，當(dāng)從積極的方面去思考，以期學(xué)到這位科學(xué)巨人的思想和思想方法。
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