四川省金堂中學(xué) 童華池
《宇宙的未來》是當(dāng)代最負(fù)盛名的理論物理學(xué)家--英國的史蒂芬霍金1991年1月在英國劍橋大學(xué)的一次演講。人民教育出版社編輯出版的現(xiàn)行高中語文“實驗課本”和“試驗課本”均選用了這篇演講稿。面對這篇專業(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),還在于他對人類的這些貢獻(xiàn),是在身患絕癥,全身癱瘓的情況下作出來的。一見到霍金的名字,不禁使人想到了高士其。
對于現(xiàn)在的青少年來說,高士其的名字很可能是陌生的,但對于上世紀(jì)五六十年代的青少年來說,高士其可是一個響當(dāng)當(dāng)?shù)拿帧!案呤科洹比齻字頻頻出現(xiàn)在報刊電臺和中小學(xué)的課本上,如果要說偶像,高士其可是那個時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,在實驗時不慎,受甲型腦炎病毒感染,留下嚴(yán)重后遺癥,后來病情不斷加重,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,被確診患上了 “肌萎縮性脊髓索硬化”這一無法治愈的疾病,后來,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,堅持學(xué)完了細(xì)菌學(xué)博士研究生的全部課程。回國后,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,甚至連說話也困難,即使在這種情況下,他仍然堅持創(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’,一個字一個字地口述,由秘書、妻子和護(hù)士記錄整理。有時為了弄清一個字,往往要反復(fù)哼二十幾遍,記下一段話,要用半天時間……
霍金致殘并癱瘓后,再也無法用自己的聲音表述他的思想,只能借助3個手指操縱按鈕輸入要說的話,再經(jīng)由語言合成器發(fā)出聲音,他的演講,就是采用這樣一種常人無法想象的困難方式進(jìn)行的。平常,霍金看書必須依賴翻書頁的機(jī)器,讀文獻(xiàn)時需要請人將每一頁都攤在大桌子上,然后驅(qū)動輪椅如蠶吃桑葉般地逐頁閱讀;寫作則是以平均一分鐘輸入10個單詞的“慢”速度進(jìn)行……
最終,他們都取得了令人矚目的成就。
誠然,學(xué)習(xí)《宇宙的未來》,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、霍金與愛因斯坦
一提到霍金,不能不想到愛因斯坦,這是因為:他們同是20世紀(jì)最偉大的物理學(xué)家,霍金還被譽(yù)為當(dāng)代的愛因斯坦。
愛因斯坦一生中最重要的貢獻(xiàn)是創(chuàng)立了相對論。
1905年發(fā)表狹義相對論。這個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、長度、質(zhì)量和經(jīng)過的時間,都隨觀察者的參考系(特定觀察)而變化。
1915年發(fā)表廣義相對論。這個理論解釋了引力作用和加速度作用沒有差別的原因。他還解釋了引力是如何和時空彎曲聯(lián)系起來的,利用數(shù)學(xué),愛因斯坦指出物體使周圍空間、時間彎曲,在物體具有很大的相對質(zhì)量(例如一顆恒星)時,這種彎曲可使從它旁邊經(jīng)過的任何其它事物,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了自然科學(xué)界,并且對哲學(xué)和宗教也有深遠(yuǎn)影響。從宇宙大爆炸的奇點到黑洞輻射機(jī)制,霍金對量子宇宙論的發(fā)展作出了杰出的貢獻(xiàn)。他的科普著作《時間簡史》將最艱深的理論問題與大眾最普遍的興趣結(jié)合起來,在世界上的發(fā)行量已超過2000萬冊,成為世界上最暢銷的科普讀物。新書《果殼里的宇宙》獲得2002年度安萬特科學(xué)圖書獎。該獎項是世界最知名的科普圖書獎之一。這本書是一本圖文并茂的科普著作,主題是宇宙學(xué),涉及廣義相對論、量子論、黑洞、暴脹、時間旅行、弦論、超引力等諸多前沿概念。
去年8月,霍金第二次來到中國,新華社記者就霍金在學(xué)術(shù)界的地位以及他對整個天體物理學(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,他對整個理論物理、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)家評選出的他們心中最杰出的同行中,愛因斯坦以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曾說:“要我來評價,愛因斯坦提出的相對論,開辟了一個嶄新的物理學(xué)時代,奠定了現(xiàn)代宇宙學(xué)的基礎(chǔ),有廣義相對論,才有了后來的大爆炸理論、黑洞理論等等;而霍金則是將愛因斯坦的廣義相對論運用到許多具體的領(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、霍金假說與他人假說
⒈“宇宙的未來”假說與其他學(xué)科、其他領(lǐng)域的假說
人類自誕生以來,對事物的認(rèn)識總是從混沌走向清晰,從迷信走向科學(xué);就“科學(xué)”這一范疇來說,現(xiàn)今許多“真理”都是經(jīng)過了從“假說”到“真說”的過程,有的過程還相當(dāng)漫長。在電學(xué)領(lǐng)域,富蘭克林用“風(fēng)箏實驗”證明了自己的“閃電確實是一種放電現(xiàn)象,與室內(nèi)電火花一樣”的假說,揭開了神秘的雷電之謎;在生物學(xué)領(lǐng)域,中國遼西發(fā)現(xiàn)的古鳥類和帶毛恐龍的事實,使“鳥類起源于恐龍以及一些小型的獸腳類恐龍是熱血動物”這樣的科學(xué)假說被越來越多的人所接受--這一理論的出現(xiàn)被稱為是古生物學(xué)上的一場革命;在地球科學(xué)領(lǐng)域,德國地球物理學(xué)家、氣象學(xué)家阿爾弗萊德魏格納提出的“大陸漂移說”,后來發(fā)展成“板塊構(gòu)造學(xué)說”,并成為20世紀(jì)地球科學(xué)的主流……“宇宙的未來”假說正是在理論物理、天體物理及天文學(xué)的范疇內(nèi)提出的,與其他各門學(xué)科,各個領(lǐng)域并列的一種假說。
⒉“宇宙的未來”霍金假說與他人假說
在《宇宙的未來》里,霍金探討了宇宙的未來的兩種命運:一是繼續(xù)膨脹下去,一是收縮以至于坍縮成一個點。膨脹還是收縮,取決于宇宙的平均密度!叭绻扰R界值小,宇宙就將永遠(yuǎn)膨脹。但是如果它比臨界值大,宇宙就會坍縮,而時間本身就全在大擠壓處終結(jié)。
對“宇宙的未來的兩種命運”的假說最重要的“理論支撐”是霍金的“黑洞不黑”的理論;艚鹫f:“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光速,這就使得它能從黑洞里逸出來,粒子和輻射就這么緩慢地從黑洞中泄漏出來! 黑洞隨著時間的推移就以這種方式而耗損,直至完全被蒸發(fā)。
在霍金對外公布他的理論之前,科學(xué)界認(rèn)為黑洞就是一種無底的井,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堋;艚鹚灾拜椛洹北幻麨榛艚疠椛洹
學(xué)習(xí)《宇宙的未來》,霍金的理論使我們眼界大開;與此同時,我們也會很自然地提出疑問:霍金的理論果真是正確的嗎?“當(dāng)代的愛因斯坦”為什么與諾貝爾獎無緣?
一切科學(xué)假說都是需要驗證的,霍金的假說亦是這樣。據(jù)有關(guān)媒體報道,科學(xué)家們現(xiàn)在正在瑞士日內(nèi)瓦嘗試建立一個大型粒子加速碰撞器(LHC),并希望通過它來創(chuàng)建黑洞,也許能成功。成功后,霍金的假說將會得到間接的證明。至于“宇宙的未來”的最終結(jié)局,是無法直接驗證的,一是時間太漫長,二是無論是繼續(xù)膨脹還是坍縮,我們現(xiàn)在賴以生存的地球和太陽都將不復(fù)存在,即使人類有能力遷徙到別的星球,與整個宇宙比起來,范圍也實在有限,也難逃宇宙覆亡帶來的厄運,所謂的直接驗證也就失去了意義。也正因為霍金的假說未能得到驗證,也還由于別的原因,目前,霍金暫時與諾貝爾獎無緣。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》,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。
[霍金三聯(lián)想--《宇宙的未來》助讀參考]相關(guān)文章:
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