跳转至

霍金与剑桥大学的56年

霍金与剑桥大学的56年

霍金与剑桥大学的56年

公众号:Bella阅旅 发布时间:2026年8月2日 07:30

霍金曾说:记住要仰望星空,不要低头看脚下。试着理解你所看到的,对宇宙的存在保持好奇。无论生活看起来多么艰难,总有一些事情你能做到并且取得成功。

1962年的秋天,一个20岁的年轻人拖着不太利索的腿脚,穿过剑桥大学三一学堂的古老庭院。他刚从牛津毕业,成绩勉强够格进入剑桥读博,导师没选上最想跟的那位,被分配给了一个他当时并不认识的人。医生半年前刚告诉他,他大概只能再活两年。

这个年轻人叫斯蒂芬·霍金。他不知道自己将在这所大学度过此后全部56年的人生,不知道自己会坐上艾萨克·牛顿坐过的那把椅子,更不知道他的名字将和黑洞永远绑在一起。

一、被分配出来的命运

霍金1942年1月8日出生在牛津,那天恰好是伽利略逝世300周年。父亲弗兰克是热带病医学研究员,母亲伊莎贝尔学过哲学,家里书香浓厚但并不富裕。少年霍金在圣奥尔本斯上学,成绩不算拔尖,但同学们给他起了个外号叫爱因斯坦。

1959年,17岁的霍金进入牛津大学大学学院读自然科学。他在牛津过得很松弛,后来自己算过,三年加起来大约只学了1000个小时,平均每天不到一小时。他加入了划船俱乐部当舵手,热衷派对和古典音乐,把大部分精力都花在了社交上。但考试前他专挑理论物理的题目做,因为不需要背太多事实。最终考试结果在一等和二等之间,需要口试裁定。

口试时他对考官说了一句很霍金的话:如果你给我一等学位,我就去剑桥做研究;如果给我二等,我就留在牛津。考官们给了他一等。

1962年秋天,霍金抵达剑桥三一学堂,准备攻读宇宙学方向的博士。他原本想跟随当时最著名的天文学家弗雷德·霍伊尔,但霍伊尔的学生已经满了,把他推荐给了丹尼斯·夏玛。霍金后来说,这是他一生中最幸运的不幸。夏玛是英国现代宇宙学的奠基人物之一,思维极其活跃,他指导的学生中后来出了好几位皇家学会院士。

刚进剑桥不久,1963年夏天,霍金被确诊患有肌萎缩侧索硬化症,也就是渐冻症。医生说他可能只剩两年寿命。这个病会一点点夺走他对肌肉的控制,最终连呼吸都做不到。

二、爱情、婚姻与重新活过来

就在确诊后不久,1963年的新年派对上,霍金遇到了简·王尔德。简在伦敦大学学现代语言,来自圣奥尔本斯,和霍金算是同乡。她后来回忆说,霍金那头乱糟糟的头发和古怪的红色蝴蝶结领结吸引了她,他总能看到事物有趣的一面。

简很快得知了霍金的病情。“那是一个周六,老朋友告诉我,天哪,太糟糕了,他被查出得了运动神经元疾病'。我非常震惊。”但这个噩耗没有让她退缩。多年后她在回忆录《音乐移动群星》中写道:“我非常爱他,任何东西都不能阻止我和他结婚。”

对霍金来说,简的出现改变了一切。他在后来出版的自传《我的简史》中回忆,确诊后他曾陷入深度抑郁,做了一个自己被处死的梦。但和简订婚后,他告别了消沉,简给了他生活的意义。为了结婚,他需要一份工作;为了得到工作,他需要一个博士学位。于是他开始了一生中第一次真正的用功。

令他意外的是,“我发现自己真的很喜欢研究”。

1965年,霍金以论文《膨胀宇宙的性质》获得博士学位,同年与简在三一学堂的礼拜堂结婚。婚后他们育有三个孩子:罗伯特(1967年)、露西(1970年)和蒂莫西(1979年)。简从伦敦赶来剑桥照顾他,帮他打字、整理手稿、处理一切日常事务,让他能全身心投入研究。

三、从博士论文到霍金辐射

1960年代是天文学和宇宙学的黄金年代。黑洞的概念刚刚被认真讨论,大爆炸理论正在得到越来越多的观测证据支持。霍金恰好站在了这场革命的中心。

1965年,罗杰·彭罗斯到剑桥做了一场关于奇点定理的报告。彭罗斯用全新的数学工具证明了,在特定条件下,时空必然存在奇点。霍金立刻意识到,这套方法不仅适用于黑洞,也适用于整个宇宙。他很快将彭罗斯的技术推广到宇宙学场景,与同门乔治·埃利斯合作,证明了宇宙必然起源于一个大爆炸奇点。两人后来合著了《时空的大尺度结构》一书,成为广义相对论领域的经典之作。

1970年是霍金的一个尤里卡时刻。在女儿露西出生后不久,他突然在一瞬间想明白了几件关键的事:当两个黑洞合并时,最终黑洞的表面面积必须大于初始两个黑洞面积之和;这限制了合并过程中引力波能带走的能量;而且黑洞的行为与热力学定律之间存在深刻的相似性。

接下来的突破更为惊人。1973年到1974年间,霍金试图将广义相对论(描述极大尺度的理论)与量子力学(描述极小尺度的理论)结合起来。令他震惊的是,计算结果表明黑洞并非完全黑的——它们有温度,会发射粒子,会蒸发。这就是后来以他命名的霍金辐射。

1974年,这篇题为《黑洞爆炸?》的论文发表在《自然》杂志上。当他在牛津的一次学术会议上宣布这一发现时,在场许多物理学家表示强烈反对。但几十年后,这一理论被广泛接受,被认为是20世纪理论物理学最重要的发现之一。

霍金进一步推导出,黑洞的熵等于其视界面积的四分之一。这个数字背后隐藏着一个至今未解的谜团:当物质消失进黑洞后,关于那些物质的信息去了哪里?这就是著名的黑洞信息悖论,被认为是当今理论物理学家面临的最大谜题之一。

四、坐上牛顿的椅子

1975年,霍金被晋升为剑桥大学引力物理学讲师;1977年升任引力物理学教授。1979年,37岁的霍金被任命为卢卡斯数学教授——他成为这一传奇讲席的第17任 holder。

卢卡斯讲席设立于1663年,由剑桥大学议员亨利·卢卡斯出资创办。第二任 holder 是艾萨克·牛顿,1669年就任时年仅26岁。此后200多年间,这个位置一直由英国最顶尖的数学家和物理学家占据。霍金从牛顿手中接过这把椅子,本身就是对他学术成就的最高认可。

霍金担任卢卡斯教授长达30年,直到2009年达到退休年龄。期间他在1982年获得CBE勋章,1989年获得英国荣誉爵士称号,2006年获得皇家学会最高荣誉科普利奖章,2009年获得美国总统自由勋章。1974年,年仅32岁的他当选皇家学会院士,这个年龄在历史上极为罕见。

1974到1975学年,霍金作为谢尔曼·费尔柴尔德杰出学者访问加州理工学院。他发现加州的无障碍设施远好于剑桥,到处都有为轮椅铺设的坡道。在加州期间,他在理查德·费曼面前做了一场关于霍金辐射的重要报告。回到英国后,他被授予教皇科学院的皮乌斯十一世金奖,并前往罗马领奖。

五、《时间简史》让全世界都知道了他

1988年,霍金出版了《时间简史:从大爆炸到黑洞》。这本书原本只是一部面向大众的宇宙学科普读物,却意外成为全球现象级畅销书,在《星期日泰晤士报》畅销书排行榜上停留了创纪录的237周,被翻译成40多种语言,全球销量超过2500万册。

霍金从此从学术圈走进了千家万户。他出现在电视节目中,参加脱口秀,甚至在《生活大爆炸》《辛普森一家》等美剧中客串。他那个由语音合成器发出的电子嗓音,成为全世界辨识度最高的声音之一。

《时间简史》的成功离不开1985年的那场劫难。那年霍金在瑞士感染严重肺炎,不得不接受气管切开手术,完全丧失了说话能力。医生建议简关掉呼吸机,但她拒绝了。手术挽救了霍金的生命,却夺去了他的声音。此后他只能通过一台安装在轮椅上的电脑语音合成器与人交流。

2005年,当手指也失去活动时,霍金改用面部肌肉控制屏幕上的光标。到2011年,他的输入速度降至每分钟仅一两个单词。后来经过软件升级,速度勉强提高到每分钟三四个单词。大脑运转的速度和表达输出的速度之间,存在着令人心碎的落差。

但霍金从未停止思考。他继续撰写论文,继续出席国际会议,继续用那个电子嗓音向全世界解释宇宙。2002年,他在BBC"最伟大的英国人"评选中排名第25位。

六、剑桥的遗产:从理论宇宙学中心到西敏寺

2007年,霍金在剑桥大学应用数学与理论物理系内创立了理论宇宙学中心。他这样描述中心的使命:发展关于宇宙的理论,既在数学上自洽,又可通过观测来检验。他亲自担任名誉主任,吸引了来自全世界的顶尖研究者。

2009年退休后,霍金转任邓尼斯·斯坦顿·埃弗里与萨莉·黄·埃弗里应用数学与理论物理系研究主任,由埃弗里—黄氏基金会资助。他继续在理论宇宙学中心活跃工作,直到生命最后一刻。

2018年3月14日,霍金在剑桥的家中去世,享年76岁。那一天恰好是爱因斯坦的生日。他与渐冻症抗争了整整55年——远远超出医生当年预言的两年。

他的骨灰被安葬在伦敦威斯敏斯特教堂(西敏寺),位于艾萨克·牛顿和查尔斯·达尔文的墓之间。墓碑上刻着从牛顿墓志铭翻译而来的拉丁文:"这里安葬的是……的凡人躯壳。"

剑桥大学继承了他的学术遗产。理论宇宙学中心后来以他的名字命名,成为斯蒂芬·霍金理论宇宙学中心,至今仍是世界引力与宇宙学研究的重镇。

2021年,剑桥大学图书馆收藏了霍金的个人档案,包括约10000页的信件、科学论文、关于残疾人权利的通信和媒体露面的手稿。大学还设立了斯蒂芬·霍金宇宙学教授讲席,继续推进他的研究事业。

在他去世后的2018年10月,他生前未完成的最后一部科普著作《对大问题的简明回答》出版,在45个国家成为畅销书,售出超过250万册。他最后一篇论文与托马斯·赫托格合写,提出了基于永恒暴胀的宇宙起源新理论,最后的修改完成于去世前十天。

他从剑桥开始,用一把轮椅和一颗不屈的大脑,走完了从21岁被判死刑到全人类最伟大的科学家之一的56年。而这56年中的绝大部分时光,都是在剑桥度过。

剑桥给了他导师、妻子、灵感和一把牛顿的椅子;霍金给了剑桥一段永远不会被遗忘的历史。

【参考文献】

[1] Professor Stephen Hawking. University of Cambridge. https://www.cam.ac.uk/stories/stephen-hawking

[2] Stephen Hawking Biography. The Official Site of Stephen Hawking. https://www.hawking.org.uk/biography

[3] Stephen William Hawking CH CBE. 8 January 1942 to 14 March 2018. Biographical Memoirs of Fellows of the Royal Society. https://royalsocietypublishing.org/rsbm/article/doi/10.1098/rsbm.2019.0001/116037/

[4] Stephen Hawking: an appreciation by Lord Martin Rees. University of Cambridge. https://www.cam.ac.uk/stephen-hawking-an-appreciation-by-lord-martin-rees

[5] Professor Stephen Hawking: an appreciation by Lord Rees. Trinity College Cambridge. 2018-03-14. https://www.trin.cam.ac.uk/news/professor-stephen-hawking-an-appreciation-by-lord-rees/

[6] Dr Sylvana Tomaselli. Faculty of History, University of Cambridge. https://www.hist.cam.ac.uk/people/dr-sylvana-tomaselli

[7] The legacy of Stephen Hawking, 1942-2018. Centre for Theoretical Cosmology, University of Cambridge. https://www.ctc.cam.ac.uk/news/220107_newsitem.php

[8] Structure of the CTC. Centre for Theoretical Cosmology, University of Cambridge. https://www.ctc.cam.ac.uk/about/structure.php

[9] Hawking Centre for Theoretical Cosmology named Intel oneAPI Center of Excellence. University of Cambridge. 2021-10-26. https://www.cam.ac.uk/research/news/hawking-centre-for-theoretical-cosmology-named-intel-oneapi-center-of-excellence

[10] Stephen Hawking. Wikipedia. https://en.wikipedia.org/wiki/Stephen_Hawking