中财网一个人对什么都无所谓:- 霍金的“新设计”
来源：百度文库 编辑：中财网 时间：2024/04/28 00:52:53
霍金的“新设计”
作者: 赵峥
2011-03-02 18:25:03
来源:南方周末
湖南科技出版社在出版了霍金的一系列作品之后，再次与吴忠超教授合作，翻译出版了《大设计》一书。本书是在霍金年事渐高、健康状况极为不佳的情况下写作的。书中汇集了这位伟大学者一生对物理学和哲学的思考。他从一些全新的角度审视了宇宙和人生，内中充满了带有启发性的思考。相信阅读这本书的读者一定会得到许多重要的启示。
霍金是二十世纪最伟大的物理学家之一，是继爱因斯坦之后最杰出的相对论专家和时空理论专家。他以病残之躯，顽强拼搏，最终取得惊人的成就，为全世界青少年树立了光辉榜样。
《大设计》插图：尽管单独的夸克不能被观测到，但夸克的概念是物理理论的一个不可或缺的要素。
在霍金的青壮年时代，最突出的成就有三点，一是证明了“面积定理”，二是证明了“霍金辐射”，三是和彭若斯一起证明了“奇性定理”。
“面积定理”指出，黑洞的表面积随着时间的发展只能增加不能减少。这一研究成果使美国青年学者贝肯斯坦猜测黑洞的表面积可能是热力学中的“熵”。霍金认为贝肯斯坦曲解了自己的“面积定理”，并著文反驳。文章发表后他转而又想：万一贝肯斯坦是对的呢？于是他反过来考虑，黑洞是否真的有可能产生热辐射呢？经过几个月的努力，他终于把量子论和广义相对论结合起来，证明了黑洞真的有温度，有热辐射。这就是著名的“霍金辐射”。他的老师斯亚玛立刻发表看法，认为这一成就表明霍金已成为20世纪最杰出的物理学家之一。
这两个研究不仅使黑洞研究进入了一个新阶段，而且对整个物理学产生了重大影响。黑洞，原本是广义相对论的研究成果，而广义相对论是研究时空弯曲（即通常所说的万有引力）的理论，原本与“热”毫不相干，霍金的上述成就却表明，在“热”与“万有引力”之间存在着未知的本质联系。探索这些联系，必将掀开物理学的新篇章。
霍金和彭若斯一起发展起来的“奇性定理”，也有非凡的重要意义。这个定理用通俗的话来说，就是：一个物理上合理的时空，一定至少存在一个时间有开始，或者有结束，或者既有开始又有结束的过程。时间究竟有没有开始和结束，自古以来就有高深的讨论，但那都是哲学家和神学家的事，一般人可以不管。现在物理学家站出来说“时间有开始和结束”，这可是自然科学的结论，不能不引起重视。人们自然会去思考：这个“定理”是否正确，其背后是否隐藏着什么玄机？
此外，霍金还致力于宇宙学的研究，他的第一个工作就是给红极一时的“稳恒态宇宙学”挑了一个致命的毛病，使这个“稳恒态宇宙学”再也不能与“大爆炸宇宙学”相竞争。
近年来，霍金把自己的主要精力从黑洞研究转向宇宙学研究。他力图探讨宇宙的起源，并重新审视自己证明的“奇性定理”，探究时间究竟有没有开始和结束。目前一般认为，我们宇宙中的物质是和时空一起创生的，在创生的初期，由于存在猛烈的物质涨落和时空涨落，量子效应起主导作用。 然而，如何把量子论和弯曲时空（即广义相对论）结合起来却是十分困难的事情。到现在为止，虽然学术界在电磁场、电子场等各种物质场的量子化中取得了极其成功的进展，但引力场量子化的工作却遇到了意想不到的巨大困难。
到目前为止，所有试图把引力场量子化的理论（包括超弦和圈量子引力理论）都存在问题。其实，在物理学发展过程中，量子论引起的疑义始终多于相对论。量子论留给了人们太多的争议。爱因斯坦曾经说过，我思考量子论的时间几乎是思考相对论的100倍，但是我还是不清楚什么是光量子。著名的量子论专家也说：有人告诉我他懂得量子论。他错了，我敢说世界上还没有一个人真正懂得了量子论。
因此，在对宇宙创生和宇宙初期演化的研究中，霍金只能应用尚不成熟的量子宇宙学和量子引力理论。他试图边对宇宙进行研究，边发展量子引力理论，这就增加了科学研究成果的不确定性。不过，人类探索自然的过程，一般都是这样进行的。开创性的发现大都是在不十分成熟的条件下取得的。
霍金在《大设计》中探讨了多重宇宙、多历史演化、虚时间等许多深刻的物理问题，并进而探讨了我们“何以存在”等带有哲学思辨的问题。他从若干充满智慧的角度来审视宇宙，展望科学的未来，人类的未来。阅读这本书，可以活跃读者的思想，培养读者的创造性思维。
由于霍金在这本书中排除了上帝对宇宙创生的作用，在西方世界引起了轩然大波，遭到宗教人士的猛烈批评。其实，霍金并非第一个把上帝排除在宇宙演化之外的人。1800年前后，法国科学家拉普拉斯出版了科学巨著《天体力学》，拿破仑翻阅了这部巨著，在接见拉普拉斯时就曾问他：“你这部书中怎么没有谈到上帝的作用？”拉普拉斯高傲地回答：“我不需要这个假设。”
在《大设计》中，还含有一些对哲学界的批评。“哲学已死”是一个十分尖锐的提法，笔者认为过于极端了点。不过，内中含有值得哲学界朋友思考的问题。古代，甚至近代的许多哲学家，都是百科全书式的人物，不仅懂得当时的社会和文化，也懂得当时的自然科学。现在的哲学家，大都不懂自然科学，或者只懂一百多年前的自然科学，对当代自然科学前沿有所了解的哲学家，几乎是凤毛麟角。这一现象肯定会影响哲学的发展。当然，现代科学技术发展迅猛，要求每一位哲学家了解其中的精髓也是勉为其难的事情。这个问题需要解决，否则哲学不可能健康发展，但如何解决，确实是一个需要研究的问题。
（作者系北京师范大学物理系教授）
作者: 赵峥
2011-03-02 18:25:03
来源:南方周末
湖南科技出版社在出版了霍金的一系列作品之后，再次与吴忠超教授合作，翻译出版了《大设计》一书。本书是在霍金年事渐高、健康状况极为不佳的情况下写作的。书中汇集了这位伟大学者一生对物理学和哲学的思考。他从一些全新的角度审视了宇宙和人生，内中充满了带有启发性的思考。相信阅读这本书的读者一定会得到许多重要的启示。
霍金是二十世纪最伟大的物理学家之一，是继爱因斯坦之后最杰出的相对论专家和时空理论专家。他以病残之躯，顽强拼搏，最终取得惊人的成就，为全世界青少年树立了光辉榜样。
《大设计》插图：尽管单独的夸克不能被观测到，但夸克的概念是物理理论的一个不可或缺的要素。在霍金的青壮年时代，最突出的成就有三点，一是证明了“面积定理”，二是证明了“霍金辐射”，三是和彭若斯一起证明了“奇性定理”。
“面积定理”指出，黑洞的表面积随着时间的发展只能增加不能减少。这一研究成果使美国青年学者贝肯斯坦猜测黑洞的表面积可能是热力学中的“熵”。霍金认为贝肯斯坦曲解了自己的“面积定理”，并著文反驳。文章发表后他转而又想：万一贝肯斯坦是对的呢？于是他反过来考虑，黑洞是否真的有可能产生热辐射呢？经过几个月的努力，他终于把量子论和广义相对论结合起来，证明了黑洞真的有温度，有热辐射。这就是著名的“霍金辐射”。他的老师斯亚玛立刻发表看法，认为这一成就表明霍金已成为20世纪最杰出的物理学家之一。
这两个研究不仅使黑洞研究进入了一个新阶段，而且对整个物理学产生了重大影响。黑洞，原本是广义相对论的研究成果，而广义相对论是研究时空弯曲（即通常所说的万有引力）的理论，原本与“热”毫不相干，霍金的上述成就却表明，在“热”与“万有引力”之间存在着未知的本质联系。探索这些联系，必将掀开物理学的新篇章。
霍金和彭若斯一起发展起来的“奇性定理”，也有非凡的重要意义。这个定理用通俗的话来说，就是：一个物理上合理的时空，一定至少存在一个时间有开始，或者有结束，或者既有开始又有结束的过程。时间究竟有没有开始和结束，自古以来就有高深的讨论，但那都是哲学家和神学家的事，一般人可以不管。现在物理学家站出来说“时间有开始和结束”，这可是自然科学的结论，不能不引起重视。人们自然会去思考：这个“定理”是否正确，其背后是否隐藏着什么玄机？
此外，霍金还致力于宇宙学的研究，他的第一个工作就是给红极一时的“稳恒态宇宙学”挑了一个致命的毛病，使这个“稳恒态宇宙学”再也不能与“大爆炸宇宙学”相竞争。
近年来，霍金把自己的主要精力从黑洞研究转向宇宙学研究。他力图探讨宇宙的起源，并重新审视自己证明的“奇性定理”，探究时间究竟有没有开始和结束。目前一般认为，我们宇宙中的物质是和时空一起创生的，在创生的初期，由于存在猛烈的物质涨落和时空涨落，量子效应起主导作用。 然而，如何把量子论和弯曲时空（即广义相对论）结合起来却是十分困难的事情。到现在为止，虽然学术界在电磁场、电子场等各种物质场的量子化中取得了极其成功的进展，但引力场量子化的工作却遇到了意想不到的巨大困难。
到目前为止，所有试图把引力场量子化的理论（包括超弦和圈量子引力理论）都存在问题。其实，在物理学发展过程中，量子论引起的疑义始终多于相对论。量子论留给了人们太多的争议。爱因斯坦曾经说过，我思考量子论的时间几乎是思考相对论的100倍，但是我还是不清楚什么是光量子。著名的量子论专家也说：有人告诉我他懂得量子论。他错了，我敢说世界上还没有一个人真正懂得了量子论。
因此，在对宇宙创生和宇宙初期演化的研究中，霍金只能应用尚不成熟的量子宇宙学和量子引力理论。他试图边对宇宙进行研究，边发展量子引力理论，这就增加了科学研究成果的不确定性。不过，人类探索自然的过程，一般都是这样进行的。开创性的发现大都是在不十分成熟的条件下取得的。
霍金在《大设计》中探讨了多重宇宙、多历史演化、虚时间等许多深刻的物理问题，并进而探讨了我们“何以存在”等带有哲学思辨的问题。他从若干充满智慧的角度来审视宇宙，展望科学的未来，人类的未来。阅读这本书，可以活跃读者的思想，培养读者的创造性思维。
由于霍金在这本书中排除了上帝对宇宙创生的作用，在西方世界引起了轩然大波，遭到宗教人士的猛烈批评。其实，霍金并非第一个把上帝排除在宇宙演化之外的人。1800年前后，法国科学家拉普拉斯出版了科学巨著《天体力学》，拿破仑翻阅了这部巨著，在接见拉普拉斯时就曾问他：“你这部书中怎么没有谈到上帝的作用？”拉普拉斯高傲地回答：“我不需要这个假设。”
在《大设计》中，还含有一些对哲学界的批评。“哲学已死”是一个十分尖锐的提法，笔者认为过于极端了点。不过，内中含有值得哲学界朋友思考的问题。古代，甚至近代的许多哲学家，都是百科全书式的人物，不仅懂得当时的社会和文化，也懂得当时的自然科学。现在的哲学家，大都不懂自然科学，或者只懂一百多年前的自然科学，对当代自然科学前沿有所了解的哲学家，几乎是凤毛麟角。这一现象肯定会影响哲学的发展。当然，现代科学技术发展迅猛，要求每一位哲学家了解其中的精髓也是勉为其难的事情。这个问题需要解决，否则哲学不可能健康发展，但如何解决，确实是一个需要研究的问题。
（作者系北京师范大学物理系教授）