鑽進了物理學多年,雖不是霍金(Stephen Hawking)大師的Big Fans,從事的研究方向也不一樣,但見到一個憑思維創造出如此多漂亮傑作的人物殞落,固然惋惜。
大眾對霍金學問的了解,多來自《時間簡史》,但敢斷定多數人讀完此書都只是一知半解,所以後來才有《時間簡史普及版》及《圖解時間簡史》。其實《時間簡史》更加像霍金介紹自己的思想文獻,就算讀者最後仍不能明白那已盡力淺白的文字,至少仍會承認,這些內容都是來自一個極有才華之人。對於一個想有系統學習宇宙學的人,此書未必值得推薦,但若想更迅速抵達宇宙學家的哲學思維世界,了解他們如何尋找宇宙起源與命運等答案,《時間簡史》就是最好選擇。
霍金的博士論文寫了什麼?
要更深入欣賞霍金的才華,難免要回看他的學術著作。去年霍金的劍橋博士論文《膨脹宇宙的特質》公開讓大眾下載,以「行內的門外漢」身份打開一看,看似零散的四個章節,討論到宇宙重力波、黑洞、奇異點等幾個關乎宇宙學的概念。說實話,若說論文的第一至三章的水平,相信以現代歐美第一流學府的物理博士研究生的智慧,在導師的適當引導下,也能做到。因為那只是把一套已有共識的廣義相對論運用到一些特定場合,再仔細運算而得到的結果,就像拿別人的產品來加工彫琢一下。這是很普遍的理論物理論文的套路,畢竟像創建相對論的愛因斯坦(Albert Einstein),創建量子力學的薛汀格(Erwin Schrödinger),都是極罕有的。能夠加工別人的東西,解釋或預測一些別人未曾涉獵過的結果,已算是一種創建了。
可是,到了第四章,那是足以讓同儕與前輩都稱讚的成果,因為他論證出兩種看來不太相干的物理系統,其實可以在數學上共通。話說宇宙的開初會像是一個奇點:近乎無限大的能量蘊藏在一個無限小的點,而從天文物理學亦得知,大質量星宿所形成的黑洞,其中心的狀態也是類似的。那光憑直覺推斷,宇宙初創的奇點,與黑洞的奇點,在數理上該有共通之處。當時許多人也有過如此想法,但就是沒做出來,廿來歲的霍金可是把一些前輩都做不到的,證明出來了。
在博士研究生時期已有所成就的,都是可成大器之學人。再看1970年代霍金發表黑洞可散發熱輻射的成果,那種套路也可盡顯功架。那怕是現代,主流天文物理學家研究黑洞,多就是拿着廣義相對論將黑洞算來算去,目光許多時就只放在一個黑洞中的一兩項物理。這是很典型的應付考試題式的思維。例如我看到一個電路的題目,最多也是將電磁學公式都拋進去算就是,那會想到要用萬有引力定律去算個什麼新結果?
學者眾多,為同儕不斷帶來新意念的只佔少數
霍金就是要將一些人們沒想到要考慮的也放進去,推出一個無法從直覺猜想的結果出來。在黑洞這一個以相對論掌管為主的巨大天文尺度,他偏偏就將熱力學與掌管微小尺度的量子力學都放到黑洞去考量。結果呢?就是在各項物理定律都同時要成立的情況下,你不得不承認黑洞也有溫度,而有溫度就會有輻射,而且還將算式都證明給你,再預告只入不出的黑洞也有蒸發消失的可能。
這個黑洞輻射的論證至今依然前衛,只是我們的探測科技還遠遠不到可以捕捉這種現象,而霍金生前更進一步嘗試仔細研究量子現象在黑洞上是如何運作體現。若是能趕及霍金生前就探測得到那種黑洞輻射,諾貝爾獎早就歸他了。
作為科學人,多數都會更嚮往理論與實驗互相印證的研究。在我的研究生時期,也曾涉獵宇宙學,我會更加欣賞那些能夠與觀察數據印證,關於宇宙形成後的演化過程的研究,對於時空是如何開始的問題並不熱衷,因為對錯難以算清。但站在霍金一派系的學者立場來說,那些對時空,乃至宇宙起源的那些探索,其價值未必在最後的對錯,也在過程本身。現今提倡時空起源的假說五花八門,一時之間根本未發展到有效的方法一一證偽。學者眾多,但能為同儕不斷帶來新意念的人只佔少數,而霍金就是這一類人。例如「虛時」是一個眾多物理學家都不能接受的一個概念,但霍金引入這種概念就讓理論建構的操作陣地增加。是正路還是另有正路,將來自有公論。
現代學問圏子之大,光是宇宙學圈子內都已有多種不同的研究方向,以霍金的名氣無人不曉,但他最多也只是在黑洞與時間起源等等的幾個領域內較為主導。就如所有學人一樣,對於能夠不停在研究領域內,為同儕不停貫注新意念的人,就已值得彼此惺惺相惜。霍金之後,還有什麼人物可以像他一樣,同時帶領學者與大眾更加接近宇宙?光是那種輪椅上的風采,已值得後世回味與懷緬了。
(陳志宏,大學講師、紐約大學博士,主修物理學)
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