都誇霍金成就大為何他拿不到諾貝爾獎? 答案在這

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  原標題:都誇霍金成就大,可他為什麼拿不到諾貝爾獎?  答案在此。

原標題:都誇霍金成就大,可他為什麼拿不到諾貝爾獎?

答案在此。

2018年3月14日,英國物理學家、當代科學界的傳奇人物斯蒂芬·霍金去世,享年76歲。

作為科學工作者,我在這裡不打算重複那些經常被傳來傳去的老生常談或者以訛傳訛,而是希望向公眾盡量清楚準確地介紹一下霍金的實際成就。

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  第一個問題,也是最基礎的問題??

霍金在科學上的成果有多大?

基本的回答是:霍金是一位卓越的科學家。你如果說他是一位偉大的科學家,我也不會反對。

不過,經常有媒體把他稱為愛因斯坦之後最偉大的科學家、當世最偉大的科學家之類,這就說過頭了。曾經有人問我:「為什麼科學界公認霍金是愛因斯坦之後最偉大的科學家?」我的內心是崩潰的,不禁要反問他:「誰跟你說這是科學界公認的?科學界完全沒有這樣認為,好不好!」

實際上,從一個明顯的指標就可以看出來:霍金連諾貝爾獎都沒有得,怎麼可能是當世最偉大的科學家呢?

這就引出第二個問題,也是一個經常被問起的問題:

霍金為什麼沒有得諾貝爾獎?

回答其實很簡單:因為他的成果沒有達到諾貝爾獎的級別。並不是因為諾貝爾獎委員會有偏見或者搞什麼政治,而是因為單純科學上的原因。

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  由此引出第三個問題:

霍金最重要的科研成果是什麼?

對於這個問題的回答,就必不可免要講一些科學術語了。正如霍金在《時間簡史》裡提到的,每一個公式都會嚇跑一半的讀者。不過,如果你真的想知道這個問題的答案,我希望你耐心地看下面的解釋,我相信你肯定可以從中瞭解一個基本的圖景。

霍金的研究領域主要是宇宙學,這是一門科學,而不是哲學。是的,研究宇宙現在不是哲學家的事,而是科學家的事。人們不再是通過像「兩小兒辯日」這樣的哲學辯論去思考「宇宙是有限的還是無限的」這種問題了,而是通過觀測和理論,去實證地、定量地研究宇宙。

宇宙學裡用到的理論,首先是愛因斯坦提出的廣義相對論,霍金應用廣義相對論做出了許多貢獻。後來人們發現,跟廣義相對論並列的另外一個基礎物理學理論「量子力學」也需要用到,在這方面霍金也有很多貢獻,而且更加重要。

霍金的科學成果很多,如果一定要在其中挑一個最突出的,那應該就是「霍金輻射」了。霍金輻射說的是個什麼事呢?

我們知道,廣義相對論預言了一種天體,叫做「黑洞」。黑洞的質量是如此之大,在它周圍的引力是如此之強,以至於連光都跑不出去,其他比光慢的物質自然就更跑不出去了。黑洞外部的物質,倒是有可能被黑洞吸進去。由此可見,黑洞就像傳說中的貔貅一樣只進不出,可以說是「絕對的黑」。

在日常生活中,大家都經常用生態黑洞、財務黑洞這樣的說法,可見黑洞這個概念是多麼深入人心了。作為一個現代科學術語,黑洞真是創造了一個傳播學上的奇跡。

但是,霍金卻提出:黑洞並不是只進不出的,黑洞不是絕對的黑!

他的道理是這樣的:傳統上對黑洞的研究,都只考慮了廣義相對論。但當你加上量子力學的時候,你就會發現,在空間的任何地方,都有許多的粒子和反粒子的對在瞬間產生,又瞬間湮滅。看似真空的東西,其實是暗流洶湧,無數粒子反粒子方生方滅,流動不息。在黑洞的邊界上,也是如此。

好,也許現在黑洞把邊界上一個瞬間產生的粒子吸進去了。與此同時,原本應該跟那個粒子湮滅的反粒子現在就不會湮滅了,它作為一個持續存在的真實的粒子出現在了世界上。從外界觀察者的視角看來,就相當於黑洞發射出了一個反粒子!

按照這個理論,黑洞確實會發出物質。這種效應,就叫做霍金輻射。黑洞並不是必然會長大的,也可能越變越小,最後消失。這對人們的思想觀念,確實是個很大的震撼!

  你肯定會問第四個問題了:

為什麼霍金輻射沒有得諾貝爾獎?

回答是:這只是個理論預測,還沒有被實驗驗證。諾貝爾獎的評選非常慎重,一定要選那些經過驗證、得到公認的成果。這就是為什麼屠呦呦要在發現青蒿素幾十年後才得獎,因為要等到青蒿素大規模使用、成為世界首選的抗瘧疾特效藥之後。即使這麼慎重,還不時有發錯的,諾貝爾獎委員會也是壓力山大。

實際上,不要說霍金輻射這樣的對黑洞理論的修正了,就連黑洞本身的存在,還沒有直接的實驗證據呢!當然,絕大多數科學家都相信黑洞的存在,因為間接的證據已經很多了。這種情況就像引力波,在2015年首次直接探測到引力波以前,大多數科學家早就相信了引力波的存在,因為間接的證據已經很充分了。

即使霍金輻射得到了實驗驗證,霍金得到了諾貝爾獎,我們還是可以指出:霍金的成果主要是在已有的框架內改進,這固然很好,但比起那些提出新的框架的,還是要低至少一個層次。

哪些人提出了新的框架?例如牛頓,提出牛頓力學。麥克斯韋,提出電磁理論。愛因斯坦,提出狹義和廣義相對論。普朗克、海森堡、薛定諤、狄拉克,提出量子力學。楊振寧,提出規範場論。是的,在專業人士看來,楊振寧的科學成就比霍金至少高一個層次。這當然沒有任何不敬的意思,只是做一個客觀分析,反映一個業內共識。

  由此引出第五個問題:

既然霍金的科學成就並不像很多媒體說的那麼偉大,那麼他為什麼這麼出名?

回答是:霍金的崇高名望,一方面固然來自他對科學的卓越貢獻,但更多的還是來自其他三個因素。

第一個因素,是他的這個專業領域,宇宙學。雖然大多數人都缺乏宇宙學的專業知識,但幾乎所有人都天然地對宇宙學感興趣,人人都喜歡評論幾句。在這方面,只能說有些學科是「自帶流量」的,而有些學科就沒有這麼幸運。例如我的專業,理論與計算化學,大多數人都沒聽說過這麼個學科,公眾即使想問問題,也不知道該問什麼。

第二個因素,是霍金傳奇的病情和身殘志堅的精神。霍金得的病,叫做「肌肉萎縮性側索硬化症」,常被稱為「漸凍人症」。2014年流行的活動「冰桶挑戰」,初始目的就是提起大家對於漸凍人症的注意。

許多人在第一次見到霍金的時候,雖然早有思想準備,還是被他殘疾的程度震驚得說不出話來。霍金的中國學生、《時間簡史》的中文翻譯者吳忠超就是如此,而霍金對此已經習以為常。

在身體如此極端的禁錮之下,霍金的心靈卻是如此的自由,一直關心著整個宇宙的基本問題,這是多麼感人的英雄形象!《哈姆雷特》裡有一句台詞:「即使把我關在一個果殼裡,我也會把自己當作一個擁有著無限空間的君王。」這種精神,在霍金身上正得到了充分的體現。事實上,霍金在《時間簡史》之後,還寫了一部科普著作,就叫做《果殼中的宇宙》。

第三個因素最有意思,是霍金的科普工作。如果說在科研方面,霍金的成就只是卓越,還有許多人在他之上的話,那麼在科普方面,他的成就就屬於神級了。《時間簡史》在全世界的銷量以千萬計,創造了科普史上的神話。這對全世界的科普作家來說,也是一個巨大的鼓舞。

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由此引出第六個問題:

《時間簡史》這本書,究竟怎麼樣?

回答是:我非常欣賞這部著作,從中學到了很多東西。實際上,雖然霍金已經盡力把這麼多深奧的話題寫得通俗易懂,但這些東西本身的難度在那裡放著。大多數讀者看這書,恐怕都無法通順地從頭看到尾。我有一個笑談:對於大多數讀者來說,最值得問的問題大概就是:「你是從哪一章開始看不懂的?」

雖然如此,但最奇妙的就是,即使看不懂,大多數人也還是硬著頭皮看下去了,即使不看,也還是買了一本放在書架上。即使是裝點門面,但用科學來裝點門面,說明讀者是知道科學的偉大的。能達到這個效果,科普的作用就已經實現一大半了。正如一句格言所說:偽善,是惡對善最高的致敬!

從寫作的角度來分析,霍金的寫法是經過精心選擇的,達到了準確性和通俗性之間一種難得的平衡,竟然把這樣一本非常硬的科普著作寫得很有魅力。我國文學家有許多煉字煉句的故事,例如「推敲」,霍金想必也做了很多這樣的推敲。這是值得全世界的科普作者細心體會,認真學習的。

《時間簡史》當中有一個要點,大概是非專業的讀者難以察覺的。最後幾章介紹宇宙學的最新進展和霍金自己的工作時,我可以看出,驅動霍金的一個基礎性的理念就是他對有神論的極度厭惡。對於有神還是無神這個問題,霍金不像許多科學家那樣,認為這個問題不重要,或者只是泛泛而言自己支持無神論者或者支持不可知論,而是非常明確地支持無神論,反對有神論。明確到什麼程度呢?他的許多研究,就是以把上帝的觀念更加徹底地驅逐出去作為動機的。在這個意義上,霍金不僅是一個無神論者,而且是一個戰鬥的無神論者,就像歷史上的范縝、狄德羅、現在的理查德·道金斯等人一樣。

一個典型的例子,就是他晚年的一個重要工作,「無邊界的邊界條件」,即認為宇宙的邊界條件就是「沒有邊界」。由此就可以自然地解答「大爆炸之前有什麼」的問題,因為時空是一個四維的球面,就好比地球的表面,其中沒有任何一個點是邊界,沒有任何一個點是特殊的。大爆炸就好比地球的南極,你覺得它特殊,只不過因為你用的坐標系把它作為最南端而已,其實這完全是人為的。如果你換一套坐標系,你就會發現這個點跟其他點的地位都一樣。所以大爆炸之前沒有東西,因為大爆炸沒有「之前」,就像從南極出發不能再向南走一樣。很抱歉,由於篇幅所限,在這裡不能對這個問題做更詳細的說明,例如「時空」這個詞是什麼意思。有興趣的讀者,可以參考我的相關文章,例如《聽三位諾貝爾獎得主講引力波》。

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  第七個問題是:

霍金近年來經常發表一些離奇的或者不靠譜的說法,是不是他已經變成神棍了?或者被背後的某個集團控制了,成了這些人的傀儡?

回答是:沒有。

那些所謂霍金的不靠譜言論,一大半是媒體胡編亂造的,霍金從來沒有說過。這些造謠媒體實在是太卑劣了,這種愚蠢的炒作只能反映這些人知識水平和道德水平的低下。

還有一些確實是霍金說的,即使不見得完全正確,至少也是嚴肅的發言。有些人不贊同這些發言,這很正常,但認為跟自己意見不一致的就是神棍或者傀儡,這也腦補得太厲害。

對於霍金或者對於任何的著名科學家,都應該既不要神化,也不要醜化,客觀冷靜地看待就是了。他說的觀點,如果你覺得有道理,就參考一下。如果你覺得沒道理,不聽就是了,何必要腦補一通陰謀論呢?畢竟,一個偉大人物之所以成為偉大人物,不是因為他做錯了什麼,而是因為他做對了什麼。

毫無疑問,霍金已經成為了當代的一位偉大人物。

劉慈欣有一部短篇小說,叫做《朝聞道》,裡面就出現了霍金。這部小說說的是,人類建好了一座環繞整個地球的超級加速器,叫做「愛因斯坦赤道」。正要啟動這台加速器的時候,一個外星人突然出現來阻止我們。外星人告訴地球人,這部加速器能量太大,可能會導致真空衰變,毀滅整個宇宙,他的任務就是監視全宇宙的智慧生命,排除這種危險。

地球人問:你們是從什麼時候開始注意到地球的?

排險者的回答是:37萬年前,當有10個原始人仰望星空的時間超過了預警的閾值,對宇宙表現出了充分的好奇的時候。

地球人問:不是說,只有當有能力產生創世能級能量過程的文明出現時,預警系統才會報警嗎?

排險者的回答是:當生命意識到宇宙奧秘的存在時,距它最終解開這個奧秘就只有一步之遙了。比如地球生命,用了四十多億年時間才第一次意識到宇宙奧秘的存在,但那一時刻距你們建成愛因斯坦赤道只有不到四十萬年時間,而這一進程最關鍵的加速期只有不到五百年時間。如果說那個原始人對字宙的幾分鐘凝視是看到了一顆寶石,其後你們所謂的整個人類文明,不過是彎腰去拾它罷了。

劉慈欣在這裡講的道理,發人深思。好奇心是人類的一種天性,而且不可遏止。通過科學這項人類最偉大的事業,即使被禁錮在果殼之內,人也仍然可以享有精神的自由。

帕斯卡的這段名言,正是我們對霍金最恰當的紀念:

「思想形成人的偉大。

人只不過是一根蘆葦,是自然界最脆弱的東西;但他是一根會思想的葦草。用不著整個宇宙都拿起武器來才能毀滅他;一口氣、一滴水就足以致他死命了。然而,縱使宇宙毀滅了他,人卻仍然要比致他於死命的東西更高貴得多;因為他知道自己要死亡,以及宇宙對他所具有的優勢,而宇宙對此卻是一無所知。

因而,我們全部的尊嚴就在於思想。正是由於它,而不是由於我們所無法填充的空間和時間,我們才必須提高自己。因此,我們要努力好好地思想;這就是道德的原則。」

(本文作者袁嵐峰系中國科學技術大學化學博士,中國科學技術大學合肥微尺度物質科學國家實驗室副研究員,科技與戰略風雲學會會長,青年科學家社會責任聯盟理事)

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