如何缅怀霍金
万维钢
3 月14号物理学家霍金去世，相信你的朋友圈一定被刷屏了，昨天在咱们评论区也有很多 读者刷屏，让我说说霍金。
霍金是伟大的物理学家吗？他最牛的成就是什么？我们到底该怎么缅怀他？
今天我就选了几个典型的、多数人关心的问题说说我的看法，争取让你了解的霍金，比从朋 友圈知道的能更深刻一些。现在开始。
霍金是牛顿和爱因斯坦之后最伟大的物理学家吗？
“伟大”是个不好测量的指标，“名望”比较容易测量。有一次霍金跟同事在大学餐厅吃饭，两 人边吃边聊，这时候一个人走过来跟霍金打了个招呼又走了。同事问霍金“那是谁？”霍金说
“那是名望”。名望差不多等于你不认识但是认识你的人的总数。霍金应该是牛顿和爱因斯坦 之后最有名望的物理学家。
霍金的名望……是不是有很大一部分是来自《时间简史》这本书？是不是还因为他坐轮椅的 形象？
外形对人的吸引是短暂和肤浅的，畅销书作家也都是浮云。我敢打赌，再过多少年，人们还 会继续谈论霍金 —— 因为霍金有真东西。
你能不能具体说说霍金的科学成就，我听说过“宇宙奇点”和“黑洞辐射”。可以说霍金是新物 理学的开创者吗？
很难说霍金开辟了新的物理学疆域，他的主要工作基本都是在已有的框架之内的单点突破。
比如说宇宙学，早在霍金学习物理之前，有关宇宙起源的大爆炸理论就已经有了。霍金开始 物理研究的时候，还有一个与大爆炸理论并列的“稳恒态理论”。也就是说，有些科学家相信 宇宙起源于一次大爆炸，有些科学家不信。
霍金曾经发表论文说明稳恒态理论有问题，但是最终杀死稳恒态理论、证明大爆炸理论正确 的还是有关微波背景辐射的天文观测，不是霍金的论文。不论如何，霍金出手参与之后，就 没人相信稳态理论了，大家都认可了宇宙起源于大爆炸。
霍金在宇宙学中的第一个过硬的工作是和彭罗斯一起，使用广义相对论，在大爆炸理论的框 架之内，从数学上证明宇宙应该起源于一个“奇点” —— 一个密度无限大、体积无限小的点。
这个工作只是阶段性、纯理论性的小试身手，因为奇点内一切物理定律都会失效，这是物理 学家无法接受的。
不过霍金后来把量子力学也考虑进来，证明宇宙起源的这个“奇点”的“奇性”是可以去除的，
提出一个“无边界”宇宙模型，这个工作就厉害多了。
“黑洞辐射”是霍金的一个特别值得赞美的洞见。传统上我们认为黑洞就是一个……“黑”洞，
一切物质掉进去就再也出不来，黑洞的质量只会增加不会减少。但是霍金考虑到量子力学的 效应，就发现“黑洞不是这么黑的”。
想要理解这一点，我们首先得知道“真空不是这么空的”。量子力学要求真空中随时都在发生 正反粒子的产生和湮灭。也就是说，突然之间，平白无故地就产生一个正的粒子和它的反粒 子，然后这两个粒子马上又合在一起消失不见，整个过程稍纵即逝。
考虑到这一点，霍金说，如果正反粒子的产生和湮灭是正好发生在黑洞的边缘，那会出现什 么情况？有一种巧合，一对粒子刚刚产生还没有来得及湮灭的时候，正好其中一个粒子 ——
因为距离黑洞稍微近了一点 —— 被拉近了黑洞，而另一个粒子 —— 因为距离黑洞稍微远 了一点 —— 被留在了黑洞之外，而且还跑远了。
当然这里面还有一些物理细节我们就不详细讨论了。关键在于，因为黑洞的存在，现在世界 上凭空多了一个粒子！而这个粒子是有能量的。那它的能量是从哪里来的呢？只可能是黑洞 提供的！
也就是说，在这个过程中，黑洞损失了能量。根据 E=mc^2，损失能量就是损失质量，所以 黑洞的质量会因为这个过程而减少。整个过程就好像是黑洞辐射出来一个粒子一样 —— 当 然真实情况是黑洞释放了一个真空中凭空产生的粒子。
这个过程就叫“霍金辐射”。因为霍金辐射，黑洞会被慢慢蒸发掉。
霍金还研究了黑洞的很多性质，比如说两个黑洞合并的话，总面积不会减少，后来这个理 论……
你说的这些确实挺有意思，可是这到底有多大意义呢？我听说物理学家的终极追求是一个
“统一理论”，霍金对这个统一理论有什么贡献吗？
那倒没有。统一理论现在主要是超弦理论和 M-理论，这方面的头面人物是爱德华·威滕。活 着的物理学家中，史蒂文·温伯格搞的弱电统一理论也是统一理论的重要一步。霍金对统一 理论并没有特别突出的贡献，不过他是M-理论的积极鼓吹者。
这就是为什么我刚才说霍金不是开疆拓土的那种人物。实际上就拿宇宙学来说，现在最重要 的一个理论模型是“暴涨”理论，也不是霍金的发明。
霍金是个将才，但不是帅才。物理学的英雄人物实在是太多了。现在活着的物理学家中就有 很多人比霍金厉害。
那不还是说，霍金的名望是因为科普和残疾吗？
不是！霍金的工作的技术含量可能没有别人高，但是他的工作给我们带来了观念的冲击。
对智识分子来说，霍金的最重要贡献在于他用“无边界条件”解决了宇宙起源的“第一推动”问 题。我们早就知道，现在宇宙中一切事物的运动受物理定律支配，根本不需要有什么上帝。
但是宇宙起源可不一样。
如果宇宙起源于大爆炸，而大爆炸之前又什么都没有，那人们就有一个非常合法的问题：从 什么都没有，突然宇宙就起源了，这到底是为什么呢？是谁点燃了大爆炸？是谁提供的这个 无中生有的第一推动？是上帝吗？
霍金的无边界条件，就解决了这个“无中生有”的问题。关键在于，“时间的开始”，也是量子 力学的作用。
咱们打个比方。我们知道放射性的物质会“衰变”。一大堆碳-14，放在那里一段时间之后，
就会有一些衰变成了碳-12。那如果我们单独只看一个碳-14原子核，你知道它什么时候会衰 变、又为什么会衰变吗？
答案是没有为什么，也不知道什么时候衰变。一个没有衰变的碳-14，你只能知道他未来500 年内衰变的概率。如果过了 100年，它还是没有衰变，那它就还是那个碳-14，一点都没有 变老！再未来五百年它衰变的概率还是那么大。原子核衰变，不需要原因。
霍金从理论上说明，宇宙起源也是这样。就好像原子核说衰变就衰变一样，大爆炸也可以说 开始就开始，不需要原因。
这就从理论上彻底排除了上帝存在的必要性。这个宇宙所有的事儿都自给自足了，根本不需 要上帝参与。
对物理学家来说，霍金最大的贡献可能是他对黑洞信息的研究。前面我们讲了黑洞会因为霍 金辐射而慢慢蒸发掉。但是我们知道，霍金辐射出来的粒子纯粹是真空中无中生有出来的，
而霍金证明，它跟黑洞内部有什么东西无关。这就有一个问题。
黑洞里的信息，哪去了？
任何一个物理过程，如果你知道当前的所有信息，你就能推算以后的信息，信息不会消失。
即便考虑到量子力学，物理学家也能说明，波函数信息不会消失。
那么任何物体一旦掉进黑洞，它的所有信息就进入黑洞了。可是现在霍金证明了黑洞会被慢 慢蒸发，而且蒸发过程中释放的辐射又跟黑洞内部的信息无关 —— 那岂不是说，掉入黑洞 的那些信息，从此就在世界上彻底消失了吗？
这个问题刺激了无数物理学家。现在有各种解释，但是还没有达成统一意见。也许新的物理 学就会从这里产生，或者至少，这个问题能被用来判断各种新物理理论的有效性。
我明白了，你是说，霍金这两个研究带来的观念更新，比提出一个新的理论框架更值得赞赏。
没错！其实物理学家很擅长提出各种理论框架。很多物理学家都有自己的“统一理论”的版本，
都用到复杂的数学，都很有技术含量。但是在有明确观测或者实验验证之前，你不知道哪个 对。公众的印象可能觉得能用理论预言新物理是超能力，但事实上是很多理论物理学家都在 做预言，最后真正证实的很少，就好像中奖一样。
在我看来提出新观念比提出新理论高级得多。特别是你提出的这个新观念还能被人认可，经 得起考验，那就非常了不起。
将来任何一个无神论者想要向人说明上帝不存在，他就不可能不提到霍金的“无边界条件”。 任何一个物理学家想要研究“信息”，他就绕不过去霍金辐射。
霍金在黑洞方面的很多工作会被物理学家记住。物理学不可一日无黑洞，黑洞不可一日无霍 金。比如说，霍金还证明，两个黑洞合并的话，它们的总面积……
好，你说的有道理。那霍金为什么没得诺贝尔奖呢？
诺贝尔奖要求必须有充分的实验或者观测证据才行，也就是说诺贝尔奖要求你的研究结论必 须肯定是对的。霍金的黑洞辐射效应非常微弱，我们距离任何一个黑洞都太远了探测不到这 个辐射。至于早期宇宙的研究，也很难找到直接的观测证据，毕竟当时没有人在现场看。
不过霍金拿了诺贝尔奖之外几乎所有重要的物理奖项。这些东西对他不重要，很多诺贝尔奖 工作将会被人忘记，而霍金将会被人记住。
近年以来霍金很喜欢谈论外星人、地球毁灭、人工智能的威胁这些话题，物理学家说这些这 好吗？
霍金不仅仅是一个物理学家，他还是一个有影响力的公众人物，而且是一个非常有思想的人。
这些问题让霍金谈比让哲学家或者政客谈更靠谱。霍金不是胡乱发表看法，如果你仔细读他 的原话，他是非常严肃的讨论。
问题在于，记者经常曲解他的话，弄一些耸人听闻的新闻标题。不过即便是这样，也比没有 这些讨论好得多。我们会非常怀念时不时就能听说霍金又发表了什么言论的日子。
我们应该怎样缅怀霍金呢？
缅怀一个英雄最好的办法就是继续完成他的使命。霍金是个纯粹的人，他一心想知道世界到 底是怎么回事儿。大多数人不能理解霍金的物理理论，但是我们可以继承他的精神。
首先，这个宇宙不需要上帝。人类靠自己就可以探索宇宙的秘密，而且我们相信宇宙终究是 可以被人类理解的。
其次，霍金非常乐观，对人充满善意。霍金从来没把自己当病人，他很幽默，他的书里充满 第一流的机智语言。他喜欢冒险，还经常跟人打赌。他一直到老都非常非常活跃，他想的事
儿都是年轻人喜欢的东西。
还有一点，就是霍金是个脚踏实地的人。他靠理性计算而不是靠眼望星空去探索宇宙，他不 是像某些艺术家那样整天讲情怀，他从来都没有过任何顾影自怜的姿态。
好的！以上就是今天全部内容，让我们一起缅怀霍金。精英日课，祝你每天都有收获。
