史蒂芬·霍金(上)

手艺锅 2018-06-12 13:05:21

史蒂芬·威廉·霍金(1942年1月8日-),CHCBEFRSFRSA英国著名物理学家宇宙学家,现任职剑桥大学理论宇宙学中心研究主任。霍金做出很多重要贡献,最主要的是他与罗杰·彭罗斯共同合作提出在广义相对论框架内的彭罗斯–霍金奇性定理,以及他关于黑洞会发射辐射的理论性预测(现称为霍金辐射)。

霍金是皇家文艺学会的荣誉会员,曾经获得总统自由勋章,这是美国所颁发最高荣誉平民奖。从1979年至2009年,霍金是剑桥大学的卢卡斯数学教授

霍金撰写了多本阐述自己理论与一般宇宙论的科普著作,广受大众欢迎。其中《时间简史:从大爆炸到黑洞》曾经破纪录地荣登英国《星期日泰晤士报》的畅销书排行榜共计237周。

霍金患有肌萎缩性脊髓侧索硬化症(俗称“渐冻症”),病情会随着岁月逐渐愈加严重。他现已全身瘫痪,不能发声,必须依赖语音合成器来与其他人通话。霍金曾经有过两次婚姻,育有3名子女。


生平

家庭背景

史蒂芬·霍金1942年1月8日出生于英国牛津,出生当天正好是现代科学之父伽利略逝世300年忌日。他的父亲弗兰克与母亲伊莎贝尔都就读于牛津大学,弗兰克主修医学,伊莎贝尔学习哲学、政治学和经济学。第二次世界大战爆发后,弗兰克原本想要从军报国,但上级认为他如果从事研究工作可以对国家给出更有价值的贡献,他于是在一所医学研究院的任职研究员,伊莎贝尔也在这所研究院找到一份秘书工作。他们在这里相遇并且坠入爱河、共结连理。婚后,他们住在伦敦附近郊区海格特。那时正值纳粹德军轰炸英格兰伦敦遭受几乎夜夜不停的空袭。夫妻二人被迫决定,伊莎贝尔应该搬迁到较为安全的牛津把孩子生下来。等到史蒂芬诞生后,伊莎贝尔才又回到海格特。在史蒂芬1岁与5岁时,他们还生了两个女儿菲莉帕与玛莉,史蒂芬14岁时,他们又收养了一个儿子爱德华。

弗兰克于1950年升任为国家医学研究院寄生虫学部门主任,在该学术领域享有盛名,全家搬到赫特福德郡圣奥尔本斯。在那里,霍金一家被认为是有点古里古怪的高级知识分子,他们很喜欢阅读书籍,每个人都手不释卷,甚至在餐饮时间,来访客人时常会观察到全家默默地边吃边读书。他们生活很简朴,住屋虽然很大,但是缺乏维护,交通工具是一辆改装过的伦敦计程车


出生1942年1月8日(74岁)
 英国牛津
国籍 英国
研究领域
机构剑桥大学
加州理工学院
普里美特理论物理研究所
母校牛津大学
剑桥大学
论文宇宙膨胀的性质(1965)
博士导师丹尼斯·夏玛
博士生吴忠超
伯纳德·卡尔
克里斯多福·加尔法德
盖瑞·吉本斯
汤玛斯‧赫托格
唐恩·佩吉
知名于
著名奖项
配偶洁恩·怀尔德(1965–1991)
伊莲·梅森(1995–2006)


残障恶疾

霍金患有一种不寻常的早发性、慢发性肌萎缩性脊髓侧索硬化症,俗称渐冻症。几十年来,由于这疾病,他的身体缓慢地瘫痪。这疾病开始于霍金在牛津大学读书的最后一年,那时,他发现自己动作越来越笨拙,时常不知缘由地摔跤,划船也变得力不从心。有一次,他还从楼梯上摔下来,头先着地,造成暂时的记忆力轻微丧失。在剑桥大学时,状况更加恶化,他的讲话有些含糊不清。霍金的父母亲也注意到他的健康问题,带他去看专科医生。在21岁时,医生诊断其患有肌萎缩性脊髓侧索硬化症,只有两年好活,但是,两年光阴飞驰而去,他仍旧活着,很奇妙地,病情的恶化渐渐地缓慢下来。

不知是什么原因,60年代后期,霍金的身体状况又开始恶化,行动走路都必须使用拐杖,不再能定期教课。由于霍金逐渐失去写字能力,他自己发展出一种替代的视觉性方法,他在脑里形成各种不同的心智图案与心智方程,他可以用这些心智元素来思考物理问题。物理学者维尔纳‧以色列表示,霍金的思考过程,有如莫扎特只凭借想象就写出一整首极具特色的交响乐曲。

霍金不愿对恶疾低头,甚至不愿接受任何帮助。他最喜欢被视为是科学家,然后是科普作家,最重要的是,被视为正常人,拥有与其他人相同的欲望、干劲、梦想与抱负。洁恩后来说,“有些人称这为决断,有些人称这为固执,而我曾经在很多时候称这为既果断又固执。”60年代末期,经过不断劝说,霍金才同意使用轮椅,后来,朋友们都知道他是个危险司机,他时常会肆无忌惮地冲过街路,似乎以为自己拥有优先权。霍金很受欢迎、很具幽默感,但是由于他的疾病与他治学时的不客气态度,有些同事选择与他保持距离。

霍金的言语功能逐年退步,到了70年代后期,只剩下他的家人或密友能够听得懂他的话。 为了与其他人通话,他必须倚赖翻译。在霍金的办公室大楼门口,没有设置专门给轮椅通行的残障坡道,剑桥大学不愿负担搭建残障坡道所需的款项,因此霍金与剑桥发生争执,他与妻子共同发起活动敦促剑桥改善残障设施。但是,对于扮演残障权利代言人这角色,霍金的态度通常很摸棱两可,一方面他很想帮助残障族群,但另一方面又想把自己跟残障和残障所伴随的挑战分开。他的这些态度引起了一些批评。

霍金在1985年拜访欧洲核子研究组织时,感染了严重的肺炎,必须使用维生系统。由于病况危急,医生询问洁恩是否应该终止维生系统的运行。洁恩的答案是“不”,替代方案是霍金必需接受气管切开术。这手术可以帮助他呼吸,但会使他从此以后再也无法发声。手术后,经过在加护病房疗养一段时间,霍金才被准许出院,但他需要全天24小时看护,费用非常昂贵。尽管英国国民保健署可以给付疗养院费用,可是洁恩还是决定带霍金回家。索恩知道霍恩的病况后,建议他们寻求友人默里·盖尔曼的帮助。那时,诺贝尔奖得主盖尔曼是麦克阿瑟基金会的董事,麦克阿瑟基金会慷慨地答应负担所有医护费用。洁恩请到了三班护士轮流看护霍金,其中一位护士伊莲‧梅森后来成为霍金的第二任妻子。

霍金不再能讲话,必须用特别方法传达信息,对方一手拿着一张字母卡,另一手一个字母一个字母地用食指指,当指到霍金想要的字母时,霍金会扬起眉毛,这样,可以慢慢地把整个单字拼出来。后来,电脑专家华特·沃特斯送给他一个称为“平等者”的程式,可以让他在屏幕上选择单字、单词或字母。平等者的字汇大约有2500–3000个单字,并内建了一个语音合成器。平等者本来是执行于台式电脑,护士伊莲的先生大卫‧梅森电脑工程师,大卫在霍金的轮椅上设置了一台小电脑,并且将平等者安装在小电脑里。这样,霍金就不再需要找人做他的翻译,霍金很高兴地说,“与在我失去说话功能前相比,我现在可以更如意地传达信息。”霍金仍旧可以稍微操控他的手来开启开关,每分钟大约能给出15个单字。每一次演讲前,他会事先准备好讲义,然后用语音合成器把内容发表出来。有些人觉得语音合成器给出的声音具有美国或斯堪地那维亚口音。霍金原本希望换成英国口音,但后来习惯了,反而觉得那就是他的声音。

霍金的健康仍旧在缓慢恶化,2005年,他开始使用脸颊肌肉的运动来控制他的通讯设备,每分钟大约可以输出一个字。由于这疾病很可能引起闭锁症候群,霍金正与神经学专家研发出一套新系统,让电脑将他的脑波图样翻译为词句。2009年,他不再能独立驾驶他的轮椅,他的呼吸越加困难,时常需要使用人工呼吸器,还有几次严重到需要去医院诊疗。

婚姻生活


霍金就读剑桥大学研究院时期,在1963年的新年派对里,遇到了正准备进入伦敦大学洁恩·怀尔德,她被霍金的风趣幽默与独立性格所吸引。那时,霍金的身体已出现了渐冻症的症状,虽然尚未确诊,由于渐冻症无药可治,患者通常只能活两到三年,然后会因为肺炎或呼吸肌肉失效导致窒息而往生。1964年10月,霍金与洁恩文定终身。霍金后来感言,这改变了他的人生,给予他生活的动机。洁恩觉得,她要寻找她存在的目的,她猜想这目的应是照顾霍金,不论如何,他们已坠入爱河,他们结婚了,对于这事似乎没有什么选择,她只是决定她要如此做,她也如此做了。隔年,他找到一份研究员工作,于此,小俩口完成了婚姻大事。婚后第一年,为了完成学业,洁恩在周间必须住在伦敦,在周末才能与霍金共聚。几经周折,他们在应用数学与理论物理系的大楼附近租到一间住屋,霍金每天只要走很短一段路就可以抵达办公室。他还买了一辆三轮机动车,可以驾驶到剑桥附近乡下的天文学学院办事。洁恩毕业于1966年,为了证明个人智识才能、给自己设定人生目标,她决定继续留在伦敦大学攻读博士学位,专门研究评论中世纪西班牙古书。隔年,霍金的大儿子罗柏特诞生,后来老二露希生于1969年,老三提摩西则生于1979年。霍金很少谈论他的疾病与肢体障碍,甚至跟洁恩,他都很少谈到这些困难。由于他的行动不便,全家事无钜细几乎都必须倚赖洁恩处理,这样,霍金也才会有更多的时间思考物理问题。1974年,霍金获聘去加州理工学院做研究,为了减轻负担,洁恩提议找一位研究生或博士后帮助照顾霍金的生活起居,这样,洁恩可以有更多休息时间。他们找到研究生柏纳德·卡尔跟随他们一起去加州帕萨迪纳作研究。在那里,他们渡过了很快乐、很有成果的一年。

洁恩在1977年12月参加圣马克教会的合唱团。在那里,她遇到管风琴演奏家强纳森·琼斯。逐渐地,琼斯与霍金一家走得越来越近。到了1980年中期,洁恩与琼斯发展出罗曼蒂克的友情,洁恩曾透露,她的丈夫很勉强地接受了这现实:“他不会表示反对,只要我持续地爱他。”那时,洁恩与琼斯决定不让这脆弱的家庭破碎,有很久一段时间,他们彼此之间只是努力地维持着纯友谊的关系。

多年来,照顾霍金病情与起居的护士与助手也不可避免地侵扰了他们的家庭生活,使得洁恩不知如何是好,霍金与洁恩之间的婚姻关系变得益发紧绷。他明星般的地位对于家庭成员与学校同事都是一场挑战。1980年代后半期,陪伴霍金出外旅行的人时常是护士伊莲·梅森,他们彼此开始喜欢对方,霍金要伊莲尽可能陪伴他。伊莲的个性很强悍,她极力守护她与霍金之间的亲近关系。霍金家人、其他护士与看护人员对她都很有意见。

最后,霍金与洁恩维持了几乎25年的的婚姻终于触礁。1990年,霍金与洁恩分居。1995年春天,霍金正式与洁恩离婚。四个月之后,迎娶伊莲,他开心地表示,“好棒,我已与我爱的人结婚”。洁恩则与琼斯结婚,她于1999年发表了一本回忆录《移动星星的音乐》,描述她与霍金婚姻的生活点滴与破裂之缘由,无以遮掩的曲折情节立即在大众传媒引起了一阵轰动。如同他往常处理关于自己私生活的方式,霍金并没有做出任何公开回应,他只表示从不阅读关于自己的传记。

霍金再婚后,他的家人很少有机会与他见面,他们怀疑霍金可能遭到虐待。2004年初,媒体报导,霍金遭到第二任妻子虐打,这消息立刻轰动全世界。为此,霍金在医院病床上发表声明,指称这消息失实,并表示“我全心坚决驳斥说我遭到虐待的说法。媒体的报导纯属虚构,有人散播这样不实的消息,令我感到失望。……我妻子与我相爱。今天我还能活着,完全是因为她。我要求媒体尊重我的私生活,让我专注于从疾病中恢复健康。”然而外界传出霍金身上出现多处神秘伤痕,手腕骨折,脸部和嘴唇有很深的切口。同年3月,英国警方正式向霍金询问了解相关情况,并向先前照顾霍金的护士查问并且索取资料,但由于霍金不愿意提出控诉,警方最终只好结束案件。2006年夏天,64岁的霍金与第二任妻子伊莲办妥离婚手续,结束了他们作为夫妻共同生活的11年。霍金与洁恩合好,重新与儿孙们共享天伦之乐。为了反映这段快乐时期,洁恩将先前著作《移动星星的音乐》进行了大幅度编修,删除了很多不堪回首的叙述,更换为对于未来盼望的语句,完成后发表为著作《遨游至天涯海角》。

大学时期

霍金于1959年进入牛津大学大学学院就读,也是他父亲读大学时的学院。他那时年仅17岁,比大多数其它学生都年轻。最初18个月,他觉得无聊与寂寞,学校功课“简单到令人发笑的程度”。物理导师罗柏特‧柏尔曼后来称赞霍金是他所教导的学生中最具有聪明才智的一位,“他只需要知道某个问题有答案,不需要查看其他人怎样解答,他都可以给出答案”。在大二与大三两年,霍金的态度有很大的改变,他变得很活泼,很受欢迎,同学们都知道他很幽默风趣,他很喜欢聆听经典音乐与阅读科幻小说。霍金努力培养自己与同学之间的关系,如果有人不知道他在物理方面能力,他绝不会想要让这人知道。促成这改变的主要因素是他参加了划艇会,成为一支划艇队的舵手。教练注意到霍金具有冒险犯难的精神,他喜欢带领队友航行危险便捷的路线,因此时常导致快艇遭到损坏。

在牛津大学主修物理需要念完三年课程,在这期间没有任何考试,只有在最后有个毕业考,必须通过毕业考,才可获得学士学位。霍金估算他大约平均每天读书一小时,在牛津的三年间一共读书一千小时。这样懒散的读书习惯的确让人怀疑他怎能通过毕业考的严格挑战。霍金完全明白自己的状况,由于毕业考不需要每一个问题都给出答案,他计划只回答理论物理学问题,而忽略那些需要实际知识的问题。那时期,在理论物理学里,有两个尖端研究领域,一个是宇宙学,另一个是粒子物理学。霍金觉得宇宙学比较具有挑战性,涉及到很多深邃奥妙的大问题,例如,宇宙是从哪里来的?那时在英国最具盛名的宇宙学者是剑桥大学教授弗雷德·霍伊尔,而牛津大学没有任何教授专注于宇宙学。霍金很想跟霍伊尔学习,他申请并且获准毕业后在剑桥大学研究院读宇宙学,唯一条件是他必须以第一级荣誉的成绩毕业。在毕业考的前一晚,霍金异常紧张,辗转难眠。考试后,他的成绩只在第一级荣誉与第二级荣誉之间的边界,因此,还必须加考口试。霍金担心自己被视为很懒惰与难教的学生,在考口试时,考试官询问他的未来计划,他巧妙回答,“假若您奖励我第一级荣誉,我会进入剑桥深造,假若我获得第二级荣誉,则我会留在牛津,因此我认为您会给我第一级荣誉。”他如愿得到了第一级荣誉学士学位。柏尔曼表意,那些考试官拥有足够智慧,他们知道询问的对象比他们聪明很多。1962年10月,他开始在剑桥大学三一学堂的研究生学业。

研究院时期

霍金在剑桥大学的第一年遇到了很多困难。他的指导老师被指派为丹尼斯·夏玛。虽然夏玛对学生很热诚,也乐意花时间与学生讨论,把学生的需要放在优先位置,但是他在那时只是讲师,在学术界名气不高,而霍金很想成为霍伊尔的学生,因此他最初觉得很失望。此外,他还发觉自己的数学学识水平难以应付广义相对论与宇宙学里的计算。更严重的是,他的健康出现状况,医生诊断他患有肌萎缩性脊髓侧索硬化症。霍金的情绪因此变得很抑郁,虽然医生建议他继续学业,他觉得继续攻读博士已不具任何意义。但由于病情的恶化逐渐趋缓,虽然他走路时需要倚靠拐杖,他的讲话也几乎难以听懂,但是先前医生对于他只能再活两年的预测被证实并不正确,完全失去运动能力似乎离他尚远。在指导教授夏玛的鼓励下,他重拾先前已放弃的学业。对于霍金,生命是那么的珍贵,还有很多有意思的事值得完成。

在那时期,关于宇宙初始有两种主流理论,大爆炸理论稳恒态理论。60年代,稳恒态理论的预测被发现与天文观测结果不符合,例如,通过数算分布于宇宙的无线电波源,无线电天文学大师马丁·赖尔于1962年发现,宇宙似乎不像稳恒态理论所预测的那么均匀。为此,霍伊尔与他的学生必须修改稳恒态理论来弥补差别。霍金察觉他们的结果有瑕疵,因此发表论文修正他们的论述。霍金觉得稳恒态理论的未来可能相当坎坷,于是他开始投身研究大爆炸理论。果真,贝尔实验室阿诺·彭齐亚斯罗伯特·威尔逊于1965年测量到宇宙背景辐射,彻底摧毁了稳恒态理论。罗杰·彭罗斯于1965年提出理论阐明,假设恒星在生命末期坍缩成黑洞,则不论恒星原本状况为何,不论它怎样坍缩,它会在黑洞中心坍缩成一个密度无穷大、曲率无穷大的时空奇点。霍金从这最早的奇性定理得到启发,将同样的想法应用于整个宇宙,并且逆转时间方向,设想从一个密度无穷大、曲率无穷大的时空奇点向外爆炸,会发生什么样的状况,他撰写的博士论文《宇宙膨胀的性质》研讨的就是这论题。同年,他获得了冈维尔与凯斯学院研究生奖学金。隔年,他被授予博士学位。霍金发表的论文《奇点与时空几何》与彭罗斯的论文共同赢得了那年的亚当斯奖。夏玛骄傲地表示,霍金的学术成果堪与艾萨克·牛顿相提并论。


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