Thursday, June 22, 2006

Universal, Black and Unlimited

2006年6月19日,世界科学大师斯蒂芬.霍金(Stephen Hawking)出现在人民大会堂,参加2006年国际弦理论大会。
弦理论或者超弦理论是爱因斯坦生前最后三十年一直寻找而未得的一个梦想,是现在最有希望将自然界的基本粒子和四种相互作用力(包括引力)统一起来的理论,它第一次将二十世纪的两大基础理论——广义相对论和量子力学结合到一个数学上的自治框架里,有可能解决一些长期困扰物理学家的黑洞本质、宇宙起源等世纪难题。科学家声称,弦理论的实验证实将从根本上改变人们对物质结构、空间和时间的认识
“宇宙有无起点?宇宙是否永恒?”
今年64岁的理论物理学家霍金被称为当今世界的爱因斯坦。他应好友、著名数学家丘成桐教授之邀,来北京参加2006年国际弦理论大会,并支撑着羸弱的身体,向中国科学界和公众作两场学术报告。这位英国皇家学会会员和美国科学院外籍院士,在统一20世纪物理学的两大基础理论——爱因斯坦的相对论和普朗克的量子论方面走出了重要一步。
“你们听得见吗?”霍金教授以他招牌式的问候开始了45分钟的演讲——对他来说算是长的了。现场观众听到的是霍金教授利用电脑控制的语音合成器发出的具有金属质感的声音。
霍金在1965年获得博士学位前,被诊断患有肌肉萎缩症。过去几十年里,他一直依靠轮椅行动。两年前,他还能用三个手指控制鼠标输入他想表达的词句,但现在只能通过眨眼和眼光的移动同外界交流。传感器和红外线控制系统通过感知他的目光来形成特定的词句。
霍金教授斜靠在轮椅上,像在安静地休息,不过讲述的话题,却是最吸引人的宇宙的起源和归宿。
“宇宙有无起点?宇宙是否永恒?”这些问题一直困扰着人类中的智者。20世纪20年代美国天文学家埃德温·哈勃在威尔逊山上用100英寸的望远镜观测天象后,情形发生了根本的改变。哈勃发现,宇宙正在膨胀,星系之间的距离随时间流逝而增大。
“宇宙膨胀是20世纪或者任何世纪最重要的智力发现之一。”霍金教授说,“许多科学家仍然不喜欢宇宙具有开端,因为这似乎意味着物理学崩溃了。人们不得不求助于外界的作用,去确定宇宙如何起始。”
“我们正在接近回答这个古老的问题”
霍金接着说:“爱因斯坦的理论不能预言宇宙如何起始,它只能预言宇宙一旦起始后如何演化。”霍金和罗杰·彭罗斯用数学方法证明了如果广义相对论是正确的,那么宇宙就存在一个奇点,那是具有无限密度和无限时空曲率的点,时间从那里开始。
“爱因斯坦的广义相对论将时间和空间统一成时空。但是时间仍和空间不同,它像一个通道,要么有开端和终结,要么无限地伸展出去。为了理解宇宙的起源,我们必须把广义相对论和量子理论相结合。”霍金说。
霍金教授想像中的宇宙起源有点像沸腾水中的“泡泡”。他说:“宇宙的开端,可能出现了许多‘小泡泡’,然后消失。‘泡泡’膨胀的同时,会伴随着微观尺度的坍缩。一些坍缩的‘泡泡’由于不能维持足够长的时间,来不及发展成星系和恒星,更不用说智慧生命了。但一些‘小泡泡’膨胀到一定尺度,就可以安全地逃离坍缩,继续以不断增大的速率膨胀,形成了我们今天看到的宇宙。”
他说:“我们已经观察到,宇宙的膨胀在长期变缓后,再次加速,现有的理论仍不能很好地解释这个现象。宇宙学是一个非常激动人心的学科。我们正在接近回答这个古老的问题:我们为何在此?我们从何而来?”
“年轻人看了霍金的理论一定会有收获”
1988年,霍金教授的惊世之著《时间简史:从大爆炸到黑洞》出版,该书从研究黑洞出发,探索了宇宙的起源和归宿,解答了人类有史以来一直探索的问题:时间有没有开端?空间有没有边界?许多中国人正是通过这本书开始了解霍金教授。
对于多数中国学生来说,霍金的名字是个神圣的符号。国际弦理论大会组织者在高校密集的中关村地区免费发放了6000多张霍金教授演讲会入场券。
菲尔兹奖得主、哈佛大学教授丘成桐说:“请霍金教授来演讲是想让年轻人对基础科学研究产生兴趣。年轻人看不懂他的理论是很正常的,不过看总比不看好,看了一定会有收获的。”(记者俞铮 仇琳)

只剩下眼皮能动 他仍在践行诺言
4年前,霍金的到来曾经在杭州和北京卷起一股科学旋风;4年后,这位“活着的爱因斯坦”的又一次访问,再次在香港和北京掀起一股科学风暴。
时间、空间、超弦、黑洞……尽管这些深奥的概念和艰深的理论并不是所有人都能听懂,但大部分人都在认真聆听。显示中文的大屏幕下,自始至终站立着几十位青年学生,一边侧耳倾听,一边紧盯屏幕,迅速捕捉和追赶着这位科学大师的思想。
“我周围有不少‘霍金迷’,大家都想一睹霍金的风采,但票实在太紧张了。”
“他是一个残疾人,更是一个伟大的人,让人尊敬。”
“我虽然不太明白他的理论,但他描绘的神奇宇宙让我非常憧憬。”
“霍金是一位杰出的科学家,他在数学和物理上都做出了重要的贡献。”著名数学家丘成桐指出。
“如果我们确实发现了一套完整的理论,它应该在一般的原理上及时为所有人所理解。”尽管只剩下眼皮能动,但霍金正以自己的行动,实践着《时间简史》中的这份诺言——他以一己之力在科学的园地里辛勤耕耘,也以自己的力量促进公众理解科学,传播着科学新知和科学精神。霍金曾经预言:未来的中国必将领导世界之科技。

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