史蒂芬·威廉·霍金的生平是非常富有傳奇性的,在科學(xué)成就上,他就是有史以來最杰出的科學(xué)家之一,他因?yàn)樵?1歲時(shí)不幸患上了會(huì)使肌肉萎縮的盧伽雷氏癥,所以被禁錮在輪椅上,只有三根手指可以活動(dòng),疾病已經(jīng)使他的身體嚴(yán)重變形,頭只能朝右邊傾斜,肩膀左低右高,雙手緊緊并在當(dāng)中,握著手掌大小的擬聲器鍵盤,兩腳則朝內(nèi)扭曲著,嘴已經(jīng)歪成S型,只要略帶微笑,馬上就會(huì)現(xiàn)出“呲牙咧嘴”的樣子。這已經(jīng)成為他的標(biāo)志性形象。1985年,因患肺炎做了穿氣管手術(shù),被徹底剝奪了說話的能力,演講和問答只能通過語音合成器來完成。當(dāng)時(shí)醫(yī)生預(yù)測他最多活兩年,但他依然活著。被盧伽雷氏癥禁錮在輪椅上20年之久的情況下,他仍能做出巨大的科學(xué)貢獻(xiàn),這是真正的空前絕后,而且對于人類的觀念有深遠(yuǎn)的影響,所以媒體早已有許多關(guān)于他如何與全身癱瘓作搏斗的身殘志堅(jiān)故事。
霍金是英國人,現(xiàn)如今是英國劍橋大學(xué)應(yīng)用數(shù)學(xué)、理論物理學(xué)系教授。他出生于1942年1月8日。這一天恰好就是意大利物理學(xué)家、近代物理學(xué)的奠基人伽利略逝世300周年的紀(jì)念日,幾天前還是牛頓的生日:1643年1月4日。當(dāng)然,這并不意味著,呱呱墜地的小霍金頭上罩上了金色的光環(huán)。用霍金自己的話說:"我估計(jì)大約有二十萬個(gè)嬰兒在同日誕生"。
霍金的童年故事
小霍金也像是普通的小孩一樣,喜歡玩具,著迷于玩具火車,甚至自己花錢買來了電動(dòng)火車。十幾歲時(shí),霍金還喜歡制作飛機(jī)模型和輪船模型,甚至嘗試發(fā)明一些游戲,比如制作不同顏色零件的工廠、運(yùn)送產(chǎn)品的公路和鐵路,以及股票市場;艚鸷鸵粋(gè)同學(xué)負(fù)責(zé)編制游戲的規(guī)則。在編制這些游戲時(shí),小霍金的目標(biāo)是"建造我能控制的可以開動(dòng)的模型","這些游戲及制作都來自于探究事物并且進(jìn)行控制的要求"。這種要求一直驅(qū)動(dòng)霍金去"探究事物",甚至在后來的宇宙學(xué)研究中仍在起作用。
上學(xué)期間,霍金分在一個(gè)很好的班,盡管他的成績名次從未進(jìn)過前一半,但仍受到同學(xué)的尊敬,同學(xué)為他起了一個(gè)"外號(hào)"---愛因斯坦;艚鹪诎嗌嫌幸恍┮玫耐瑢W(xué),他們喜歡聽音樂,特別就是古典音樂,如莫扎特、xx、貝多芬,也到音樂廳去聽音樂。他們還經(jīng)常討論一些科學(xué)和宗教問題,例如宇宙的起源和宇宙的運(yùn)行是否需要上帝的作用。
中學(xué)時(shí)代的霍金
在中學(xué)時(shí)代的后兩年,班上來了一位數(shù)學(xué)教師。他的教學(xué)富于啟發(fā),這激發(fā)了霍金對數(shù)學(xué)和物理學(xué)的興趣。盡管父親也鼓勵(lì)他學(xué)習(xí)科學(xué),但希望他攻讀與父親的專業(yè)相近的生物學(xué);貞浧鹬袑W(xué)的學(xué)習(xí),霍金談道:"在我幼年時(shí),我對所有科學(xué)都一視同仁。十三、四歲后我知道自己要在物理學(xué)方面做研究,因?yàn)檫@就是最基礎(chǔ)的科學(xué),盡管我知道中學(xué)物理學(xué)太容易太淺顯,所以太枯燥;瘜W(xué)就好玩得多了,不斷發(fā)生許多意料之外的事,如爆炸等等。但是物理學(xué)和天文學(xué)有望解決我們從何處來和為何在這里的問題。我想探索宇宙的底蘊(yùn)。"由此可見,少年的霍金的志向雖算不上遠(yuǎn)大,"想探索宇宙的底蘊(yùn)"對他后來的研究肯定是有影響的。中學(xué)畢業(yè),霍金考入牛津大學(xué),并如父親的希望,取得了獎(jiǎng)學(xué)金。學(xué)習(xí)物理學(xué)對霍金并不費(fèi)力,后來他又考上劍橋大學(xué)理論物理專業(yè)的博士研究生。為什么要選取理論物理專業(yè)呢?霍金后來說:"理論物理中有兩個(gè)領(lǐng)域是基本的,……一個(gè)是研究非常大尺度的,即宇宙學(xué);另一個(gè)是研究非常小尺度的,既基本粒子。"這就是說,理論物理聯(lián)系著"至大"的宇宙和"至小"的基本粒子。最后,他確定要研究宇宙學(xué),這是因?yàn)?quot;在宇宙學(xué)方面已有一個(gè)定義完好的理論,即愛因斯坦的廣義相對論"。廣義相對論是研究宇宙學(xué)的理論基礎(chǔ)。
霍金身殘志堅(jiān)的故事
在研究學(xué)習(xí)期間,霍金得了一種怪病,是一種運(yùn)動(dòng)神經(jīng)細(xì)胞病。這種病使行為本來就不靈活的霍金更加笨拙,而且這種病迅速惡化。霍金非?鄲,以至于他認(rèn)為自己活不了多久了。然而,霍金并未放棄正常人的工作學(xué)習(xí)和生活,而且他在這時(shí)結(jié)婚了,5年后他成了3個(gè)孩子的父親。
患病的霍金依然如故,甚至更加勤奮。他曾夢到自己被處死了,由此他希望,"如果我被赦免,我還能做許多有價(jià)值的事"。他認(rèn)為,"我要犧牲自己的生命來拯救其他人",要做點(diǎn)兒善事,以回報(bào)社會(huì)對他的恩惠。勤奮的工作使霍金取得了很大的成績,他以黑洞的研究成名于物理學(xué)界。黑洞是一種體積很小、質(zhì)量很大的天體,也就是說,它的密度很大。這種天體就是一種從理論上推測出來的天體。早在200年前,一位法國科學(xué)家提出了黑洞的問題。他認(rèn)為,滿足一定條件的恒星,在引力的作用下會(huì)吸住自身發(fā)出的光線,而使我們看上去它是"黑暗的一團(tuán)"。然而,這種科幻般的預(yù)言并未受到人們的重視。愛因斯坦建立廣義相對論時(shí),一位德國科學(xué)家借助廣義相對論重新預(yù)言了黑洞的存在。他發(fā)現(xiàn),質(zhì)量等于太陽質(zhì)量大小的`黑洞,其直徑只有2.95千米;而相當(dāng)于地球質(zhì)量的黑洞,直徑只有0.9厘米了。到20世紀(jì)30年代末,一位美國科學(xué)家研究恒星演化時(shí),再次研究黑洞問題。他認(rèn)為,在恒星燃盡時(shí),在引力的作用下,恒星會(huì)無休止地坍縮下去,最終就形成了黑洞。
霍金的科學(xué)成就
60年代,由于天文學(xué)的一系列新發(fā)現(xiàn),激發(fā)了天體物理學(xué)的研究。霍金正逢其時(shí),黑洞研究使他初露頭角;艚饘釋W(xué)引入黑洞的研究,這大大加深了對黑洞的認(rèn)識(shí)。這時(shí),霍金認(rèn)為,可能存在一種"微型黑洞"。這種黑洞很小,有的會(huì)小到就像是質(zhì)子或中子那樣的大小。按照現(xiàn)代物理學(xué)的理論,當(dāng)物體小到這樣的程度,它應(yīng)服從量子力學(xué)的規(guī)律。霍金的進(jìn)一步研究表明:黑洞可以蒸發(fā);黑洞越小,它蒸發(fā)得越快。1個(gè)10億噸(個(gè)頭與質(zhì)子大小相當(dāng))的黑洞要用100億年的時(shí)間才能蒸發(fā)干凈,而最后0.1秒內(nèi)所釋放的能量相當(dāng)于100萬顆百萬噸級(jí)的氫彈爆炸。這就是說,我們是不是應(yīng)該仔細(xì)地進(jìn)行天文觀測,力圖在宇宙空間找到這種"微型黑洞"而加以利用呢?!
霍金對大爆炸理論研究有很大貢獻(xiàn)。他認(rèn)為,宇宙起源于一個(gè)"奇點(diǎn)","奇點(diǎn)"處的爆炸產(chǎn)生了粒子和能量,粒子間的作用產(chǎn)生了星云,進(jìn)而演化到我們今天的世界。今天的宇宙仍在膨脹著,將來的宇宙可能將繼續(xù)膨脹下去,也可能在膨脹到極限時(shí)轉(zhuǎn)而收縮至當(dāng)初形成宇宙的那個(gè)"奇點(diǎn)"。看上去這就好像是很有趣,然而,這就是今天人們對宇宙的認(rèn)識(shí)水平。由于霍金在天體物理學(xué)研究上取得的成績,他獲得1978年的愛因斯坦獎(jiǎng)。1980年他又當(dāng)上了三一學(xué)院盧卡斯講座的教授。牛頓曾經(jīng)就是該講座的教授,F(xiàn)在,霍金已快60歲了。盡管身體殘疾,他仍經(jīng)常旅行、演講、著述。他的《時(shí)間簡史》已發(fā)行幾千萬冊,被譯成40多種語種。由于霍金那富于傳奇色彩的奮斗經(jīng)歷,他的《時(shí)間簡史》還被搬上銀幕。人們看到了黑洞和基本粒子的畫面,聽著霍金敲打計(jì)算機(jī)鍵盤和計(jì)算機(jī)合成后的聲音,人們?yōu)楝F(xiàn)代物理和宇宙理論的深?yuàn)W所震懾,為人類的智慧所感嘆,并且更加佩服霍金在承受巨大的痛苦時(shí)仍在攀登科學(xué)高峰所表現(xiàn)出的偉大精神。
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