1 霍金之死

2018年3月14日，霍金先生去世。作為當(dāng)代最負(fù)盛名的科學(xué)巨人之一，他的去世引發(fā)了各界極大的關(guān)注。

其時，我到美國探視小女兒張溥，正在洛杉磯一個叫做阿罕布拉的街區(qū)賃屋而居?？途赢悋?，那兒再好，自己也是不相干的外人。況且，那里的人們生活得過分幸福自在，就愈發(fā)凸顯了自己的多余。恰好有個寫作任務(wù)，帶著電腦，間或在鍵盤上敲擊一些漢字出來，方才不太那么失重。那里上網(wǎng)方便，感覺不到什么阻礙，寫作空隙看看各種消息，聊以解悶。這便差不多在第一時間知道了那一消息。

對于僅僅知道霍金的名頭而對他的偉大建樹不甚了了的大眾而言，恐怕更多會在意霍金的極為奇巧的生日與忌日。而對霍金之死報(bào)道的種種文字里，自然也不乏專門追逐奇巧的花邊寫作。

霍金生于1942年1月8日，這一天，正好是偉大的科學(xué)家伽利略去世300周年忌日；而霍金去世之日，又恰恰是偉大的科學(xué)家愛因斯坦的生日。

一個巧合，已有幾分極不尋常，兩個巧合，就透出來一點(diǎn)說不清的神奇。

按照概率理論來解釋，伽利略去世300年的那一天，世界上出生的男嬰該是不少，但這些男嬰中，能夠成為像伽利略一樣的科學(xué)巨匠者，能有幾人呢？事實(shí)證明，有一個，就是霍金。就是這一個霍金，他的去世之日，偏偏又是愛因斯坦的生日。概率理論，還能解釋得了這個嗎？

如果說，一個人不能選擇自己的生日，從某種意義上講，有時人卻可以預(yù)設(shè)或決定自己生命結(jié)束的時間?；艚鹉鞘菗袢斩龅膯?？

懷疑霍金擇日而亡，沒有依據(jù)。以他的建樹與名頭，以他所贏得的榮光與追捧，他還需要選擇某一天死亡來給人們制造一點(diǎn)談資嗎？這是一種無聊的猜測，甚至是以己度人的大不敬。

那么，他的生與死，竟然就是上帝的安排了？

霍金不信上帝?；蛘哒f，霍金不相信有一個超乎大自然之外的萬能上帝。上帝能夠造出一塊他自己舉不起來的石塊嗎？這樣的設(shè)問，即便帶有幾分乖戾，但也力有千鈞。應(yīng)該說，霍金就像我們中國古來的圣哲一樣，只承認(rèn)“造物”。正如伽利略、牛頓和愛因斯坦等科學(xué)巨匠一樣，他們平生從事的科學(xué)研究，拒絕神秘論，拒絕相信是上帝確定了宇宙的起始與存在。作為實(shí)證主義科學(xué)家，霍金的任何研究，包括想象和假設(shè)，都要經(jīng)過極為嚴(yán)苛的驗(yàn)證。大師們秉持的科學(xué)精神，高于一切。作為西方人，他們心目中的上帝，只是屬于宗教情懷。

說到宗教界，比如有的佛教徒們特別喜歡牽強(qiáng)附會，說當(dāng)代最前沿的科學(xué)研究成果，佛陀早已都講過了。至大無外、至小無內(nèi)，從宏觀宇宙到微觀粒子，佛祖早已無所不知。這也只是自欺欺人的喧囂罷了。佛陀有靈，對此恐怕還是拈花一笑，不置一詞。

基督教說，上帝創(chuàng)造了宇宙；佛教稱，佛陀早已看到并且預(yù)見了當(dāng)代科學(xué)所發(fā)現(xiàn)的一切；相比之下，我們的圣賢孔子和老子們更為理性。這是一種偉大的東方理性。東方理性崇尚天人合一，敬畏造物，但從來沒有聲稱創(chuàng)造了宇宙，或者完全洞察了宇宙奧秘。

霍金之死，在我心中引發(fā)動靜，不是因?yàn)槭裁椿ㄟ叀?/p>

我讀過他的科普著作。由于格外喜歡，曾經(jīng)認(rèn)真閱讀，反復(fù)領(lǐng)悟。我差不多應(yīng)該算是他的一個忠實(shí)讀者。

2 天體物理之夢

說來已是半個世紀(jì)之前的事情了。公元1966年，我在太原三中高中畢業(yè)。大家已經(jīng)填好了報(bào)考志愿書，“文革”突然爆發(fā)。所有學(xué)校的學(xué)生一律停課鬧革命，千百萬人的命運(yùn)被迫改變。我們家族希望培養(yǎng)出一個大學(xué)生的夢想破滅。

時間仿佛一帖遺忘痛苦的萬應(yīng)靈藥，半個世紀(jì)足夠人們忘掉太多。況且，大家命運(yùn)都一樣，好比集體挨板子，誰的屁股就更豪華、更有喊痛的權(quán)利呢。

但我的記憶很難磨滅。具體而言，我報(bào)考的第一志愿，是北大天體物理系。過了30年之后，大致是在2000年，我的兩個大孩子在北大讀文學(xué)博士，父子們沿著未名湖畔游逛，在東北角那個方位，竟然看到了“天體物理系”的標(biāo)牌。我在那里佇立良久，像是為那夭折的夢想默哀。

如同當(dāng)年許多中學(xué)生的家長，父親母親沒有多少文化，對于我究竟該報(bào)考什么志愿，從來沒有任何意見，因?yàn)樗麄儗Υ烁揪蜎]有什么概念。我自己也糊里糊涂，只是那年高考前夕，在若干大學(xué)的宣傳招貼上，偶然看到了“天體物理”這幾個字。我覺得這個名堂頗有幾分神秘，不妨就上那兒去念書也不錯。

硬要找一點(diǎn)更內(nèi)在的心理緣由，應(yīng)該也有。

小時候在村子里，無知少年有著若干不著邊際的遐想。白天上山砍柴，看著波濤一般奔向天際的山海，會想：山的那面，那面的那面，會是什么呢？夜間仰望深不可測的星空，更要在心里發(fā)問：天有盡頭嗎？星星和我們之間，到底存在著一種什么樣的關(guān)系？后來看到“天體物理”幾個字，忽忽焉心有所動，或者就和童年時代的天問有關(guān)，也未可知。

生活這部車子，載了我們顛躓前行。當(dāng)它錯過了某個岔道口，便是永遠(yuǎn)的錯過。好像一棵樹，一旦長成某種樣子，再也沒有辦法重新生長一回。

說話間我就到了50歲。大概是在未名湖畔佇立憑吊前后，先是在張銳鋒那兒看到了一本《時間簡史》。那時，兩個人都是剛剛離婚鰥居，如同老話所言“家有梧桐招鳳凰，家有光棍招棍光”，尋常廝混在一搭。那本書一旦拿起，就放不下，就在他的舊居小樓那兒，一口氣翻看完畢。記住了這本書的作者正是霍金。

過了些時候，在府西街外文書店近邊的一間書屋，偶然瞥見了櫥窗里的新書廣告，是《時間簡史》的姊妹篇《果殼中的宇宙》。我個人幾乎很少買書，這時不懼破鈔，登時買到。我說的讀過霍金的科普著作，就是指這兩本書。

反復(fù)閱讀，也不敢說全懂；半懂不懂，而又能讀得津津有味，豈不怪哉。貌似怪哉，畢竟又有心理軌跡可尋。以為讀懂了很少的部分，應(yīng)該說有所收獲。愿將小小心得歸納總結(jié)，并與有興趣的朋友們共享。

3 時間的起點(diǎn)

唯一的一次讀《時間簡史》，竟然放不下，竟然要一口氣讀完，原因很簡單，就是我被“驚到了”。那是一種震驚，足以振聾發(fā)聵。

在我們的常識中，在大家的習(xí)慣思維里，或者人們不思不想?yún)s往往秉持著一種觀念：時間不僅無休無止，而且無始無終。時間的長河，向無盡的遠(yuǎn)端流淌而去；反向追溯，它該是從無盡的遠(yuǎn)端流淌而來。這差不多便是天經(jīng)地義，不可懷疑。

然而，這樣的斷言，卻是錯誤的。

時間，如果還不能確定將在何時終結(jié)，科學(xué)研究成果表明：時間有一個確定的開端。

時間之矢，從那一個確定的起點(diǎn)開始，向著未來的方向而去。

時間，因而成為我們生活于其中的宇宙的一個“性質(zhì)”。在它開始之前，對我們沒有意義。

時間具有開端，有科學(xué)家們的設(shè)問、思考，也有嚴(yán)格的科學(xué)檢測的證明。

僅僅是科學(xué)家們的思考，應(yīng)該說已經(jīng)足以引發(fā)我們產(chǎn)生相應(yīng)的思考。

時間如果沒有開端，那么，顯然的結(jié)論便是：我們的宇宙應(yīng)該已經(jīng)存在了無限久。

但是，如果宇宙已經(jīng)存在了無限久，那么我們當(dāng)今觀察到的宇宙，就不應(yīng)該是這個樣子的。

經(jīng)過了無限久的時間，太陽，以及像太陽一樣無數(shù)的發(fā)光發(fā)熱的恒星，它們已經(jīng)無限久發(fā)出的熱量，應(yīng)該使得整個宇宙達(dá)到了一個“熱平衡”。

我們不妨這樣來理解“熱平衡”：設(shè)想一個限定的空間，比如一個燈泡內(nèi)，鎢絲發(fā)熱已經(jīng)無限久，那么，整個燈泡里都達(dá)到了熱平衡，與鎢絲的溫度一樣了。

燈泡外部的條件就不考慮嗎？整個宇宙，就像由無數(shù)燈泡緊挨著的蜂窩狀結(jié)構(gòu)，此一燈泡外，恰是其他燈泡內(nèi)。當(dāng)然，燈泡云云，只是協(xié)助我們理解的某種假設(shè)。沒有什么燈泡，宇宙是一個幾乎各處都一樣的連續(xù)體。一個存在了無限久的宇宙連續(xù)體，在無數(shù)發(fā)光發(fā)熱的恒星永久照耀下，各處的溫度應(yīng)該早已達(dá)到一致。這便是整個宇宙的熱平衡。

宇宙沒有達(dá)到熱平衡，證明發(fā)光發(fā)熱的恒星們，確實(shí)還沒有燃燒了無限久。

進(jìn)一步思考，假如恒星已經(jīng)燃燒了無限久，他們應(yīng)該已經(jīng)耗盡了燃料，歸于死寂。

僅僅從抽象思考出發(fā)，宇宙既然沒有達(dá)到熱平衡，也沒有歸于寂滅，因而科學(xué)家們得出一個結(jié)論：

宇宙一定是從某個時候開始的。在那個時間點(diǎn)，宇宙開始“點(diǎn)亮”。恒星們方才開始發(fā)光發(fā)熱。

4 宇宙正在膨脹

恒星們不僅發(fā)熱，抑且發(fā)光。所以，假如宇宙已經(jīng)存在了無限久，那就不僅應(yīng)該已經(jīng)達(dá)到熱平衡，抑且應(yīng)該已經(jīng)達(dá)到了“光平衡”?！肮馄胶狻?，是我此刻生造的一個概念，只是為著說明問題。

宇宙之間有無數(shù)的發(fā)光恒星，在夜間，星光刺激了我們眼球上的感光細(xì)胞，我們于是就看到了星星。任何人的經(jīng)驗(yàn)都能證明，即便是在鄉(xiāng)間最清澈的夜空，我們也只是看到有限的星星。借助巨型望遠(yuǎn)鏡乃至射電望遠(yuǎn)鏡，我們克服了人的肉眼局限，當(dāng)然看到了更多的星星，包括極遠(yuǎn)處的河外星云。但射電望遠(yuǎn)鏡看到的廣闊星空，依然沒有被發(fā)光的星星全部填滿。

這充分說明，宇宙是太大了，太過浩渺。即便是光速達(dá)到每秒30萬公里，有些發(fā)光的恒星的光芒，過了數(shù)十億年，仍然沒有來到我們地球。

從恒星發(fā)光這個角度來思考，仍然能夠得出結(jié)論：宇宙并沒有存在了無限久，所以許多恒星或河外星云的光芒，還在射來我們地球的旅途上。

所以，宇宙點(diǎn)亮，一定有一個時間起點(diǎn)。據(jù)科學(xué)家們精確計(jì)算，宇宙起始已經(jīng)有137億年。在這樣長的時間內(nèi)，還有星光沒能抵達(dá)地球。因而我們看到的是號稱“繁星滿天”的夜空，而不是星星真的覆蓋了整個夜空。

除了距離太過遙遠(yuǎn)，有些恒星的光芒還沒有來到地球，另外由于人的肉眼感光能力的局限，我們還看不到許多在事實(shí)上已經(jīng)來到了地球的光線。

望遠(yuǎn)鏡應(yīng)運(yùn)而生，著名的哈勃望遠(yuǎn)鏡，人們耳熟能詳。

據(jù)科學(xué)家哈勃先生用望遠(yuǎn)鏡觀察，除了看到許多肉眼看不到的星系之外，他同時發(fā)現(xiàn)：絕大多數(shù)星系，正在飛速離開我們遠(yuǎn)去。

星系是否正在離開我們遠(yuǎn)去？結(jié)論是肯定的。支持這一結(jié)論的，是所謂“紅移現(xiàn)象”。

紅移現(xiàn)象，可以用我們常人的經(jīng)驗(yàn)來加以理解。

比如，聲音在空氣中是通過震動空氣的聲波來達(dá)于我們的耳鼓。火車面對我們奔馳而來，然后飛馳而去，聲音的速度沒有改變，但聲波的頻率卻有先是逐漸加快然后逐漸變慢的變化。

星云向我們發(fā)射來的光線，其光波的變化規(guī)律也是這樣。當(dāng)星云離開我們遠(yuǎn)去，光的速度沒有變化，但光波的頻率就會變慢。換言之，光波的波長變長了。光波變長的時候，它在光譜儀上就會呈現(xiàn)出向紅色一端移動的情況。通過這樣的紅移現(xiàn)象，證明了絕大多數(shù)星系確實(shí)是在遠(yuǎn)離我們而去。

連續(xù)觀察記錄下來的數(shù)據(jù)，進(jìn)一步證明：宇宙正在膨脹；而且是按照一個固定的膨脹率在膨脹。

5 曾經(jīng)的收縮態(tài)

宇宙在膨脹，按科學(xué)家的說法，許多星系“正在飛速離開我們遠(yuǎn)去”。那么，那些極遠(yuǎn)處的星系，我們是否有可能永遠(yuǎn)看不到？這個，倒是無須擔(dān)心。因?yàn)?，宇宙間任何物體運(yùn)動的速度，都不可能超過光速。星系是在離開我們遠(yuǎn)去，但它們離去的速度，絕對不會高過光速。那些星系早些年發(fā)出的光芒，最終一定會抵達(dá)我們地球。

我們現(xiàn)今居于其中的宇宙，仍然處于按照一個固定的膨脹率來膨脹的過程之中。依據(jù)這個膨脹率來計(jì)算，宇宙已經(jīng)膨脹了大約137億年。這便是宇宙的年齡。

依據(jù)宇宙正在膨脹的事實(shí)，反推回去，宇宙一定曾經(jīng)有一個收縮態(tài)。

據(jù)霍金介紹，愛因斯坦曾經(jīng)設(shè)想，宇宙在將來停止膨脹后，會開始收縮；收縮到某一緊致狀態(tài)，再開始反彈。我們現(xiàn)今所處的宇宙，也許正處在它的某次反彈之中。

霍金與同時代的幾位科學(xué)家卻證明了：宇宙最早的收縮態(tài)，曾經(jīng)是一個奇點(diǎn)。奇點(diǎn)的邊界，收縮為零，物質(zhì)的密度趨近無限大。

宇宙，在這個奇點(diǎn)開始大爆炸，這便是時間的起點(diǎn)。

我們所處的宇宙，正是這次大爆炸的產(chǎn)物。這個宇宙仍然處在膨脹過程之中，只是那場大爆炸的后續(xù)反應(yīng)。

大爆炸理論，關(guān)于奇點(diǎn)的理論，得到了種種證明，包括可以建構(gòu)出與之相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。

經(jīng)過幾十年的時間，人們已經(jīng)普遍接受了大爆炸理論。

盡管愛因斯坦本人幾乎從未認(rèn)真地接受過大爆炸，但大爆炸理論恰恰是愛因斯坦著名的廣義相對論推導(dǎo)出來的結(jié)果。

按照廣義相對論，霍金與彭羅斯證明了，宇宙從大爆炸起始，時間于是有了一個開端。

我個人對大爆炸是這樣來理解的：

我們被局限在地球這個點(diǎn)上，在人類的視角看來，四面八方看到的星系們都在離開我們遠(yuǎn)去，仿佛我們地球處在了宇宙的中心。其實(shí)，宇宙從任何一點(diǎn)出發(fā)去看，都是一樣的。

我們可以想象，一只氣球，上面繪有各種星系，當(dāng)氣球被吹大，它就開始膨脹。上面繪有的星系，便隨著氣球的不斷膨脹而相互離開，越來越遠(yuǎn)。而在最初，那氣球竟然小到無形。我們的地球，在那只“氣球”的圖案上，只是不起眼的星系銀河系中的一個不起眼的小小星體。

再想象得立體一些，一塊大到無以復(fù)加的海綿，仍在繼續(xù)膨大，構(gòu)成海綿的每一點(diǎn)，和其他點(diǎn)的距離在不斷增大。而在最初，那海綿只是一個“奇點(diǎn)”。質(zhì)量無限大，而體積趨于零。

從大爆炸從一個奇點(diǎn)開始的說法來推斷，我們的宇宙，正是“無中生有”。

6 神奇的光速

光在真空（太空）中傳播的速度每秒約30萬公里，這已經(jīng)成為中學(xué)生的常識。地球被大氣層所包裹，光線在大氣中傳播的速度則略有減小。這樣的常識，是科學(xué)家經(jīng)過了各種嚴(yán)格的科學(xué)測試，最終確定的。常人不可能人人都去做類似的測試，我們相信科學(xué)，也可以講正是對那些科學(xué)家的信任。他們的結(jié)論，經(jīng)受住了嚴(yán)格的驗(yàn)證。

太陽距離地球有多么遠(yuǎn)呢？根據(jù)測試得知，陽光抵達(dá)地球，大約需要8分20秒。而太陽是所有天體中距離我們最近的恒星。

天體之間更大的距離，不得不使用“光年”這一尺度。所謂光年，就是光線在一年里所經(jīng)過的距離。距我們最近的恒星，半人馬座的比鄰星，與太陽系之間也有4.22光年的距離。

至于太陽系所處的銀河系，其直徑有著十多萬光年的長度。

閱讀《時間簡史》，關(guān)于光速，最令人驚異的是：光速在真空中的速度是恒定的，它在任何測量者的測量中，都是每秒30萬公里！

依照我們的常識，速度應(yīng)該是一個相對概念。一列火車以某一速度行駛，那應(yīng)該只是相對于地面的速度。我們帶一只時鐘迎著火車跑去，這時測出的火車速度應(yīng)該快一些；順著火車奔跑，這時測出的火車速度要慢一些。這非常容易引申出一個想法：我們呆在地球上測得的光速，與向著光源飛馳的火箭上測得的光速，應(yīng)該有所不同。然而，對于光線來說，哪怕你乘坐火箭，是向著光線而去還是順著光線而去，包括呆在火箭發(fā)射場原地不動，測出的光速竟然恒定不變！

事實(shí)上，宇宙正在膨脹，星系正在加速相互離開，無數(shù)發(fā)光的星系在離開地球遠(yuǎn)去，星系們對于地球本身有著變化中的并且各不相同的相對速度，然而任何星系所發(fā)出的光線，其光速卻始終不變?？茖W(xué)家們曾經(jīng)進(jìn)行過更為嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臏y試，果然得出了光速在任何情況下都不變的結(jié)果。

這樣說吧，宇宙間有無數(shù)恒星，他們各自以不同的相對速度在運(yùn)動，運(yùn)動狀態(tài)千差萬別，然而從他們那里發(fā)出的光線，卻一概保持絕對相同的光速。

眾多進(jìn)行著各種相對運(yùn)動的物體，都測得了相同的光速，這只能推導(dǎo)出一個結(jié)論：它們具有各自的時間。

所謂“各自的時間”，需要稍作解釋。在宇宙之中，并沒有一個時間的普適的量。只要星體們在作相對運(yùn)動，它們的時間就是有差異的。向著發(fā)光恒星飛去的火箭，它與光的相對速度，比之于發(fā)射場這兒原地不動的觀察者，分明應(yīng)該更大些，然而，火箭上所測得的光速，依然是每秒30萬公里。這只能推導(dǎo)出下面的結(jié)果：火箭上的時鐘竟然變慢了！或曰，它的“秒”變大了。

萬物都在相對運(yùn)動，而沒有一個普適或絕對的時間，這成為相對論產(chǎn)生的原始基礎(chǔ)。

因而，科學(xué)家們提出了一個有趣的“孿生子佯謬”。

一對孿生子，哥哥乘坐火箭去做星際航行，弟弟留在地球上。如果火箭的速度接近光速，火箭上面的時鐘變慢了，秒變大了，哥哥按自己的時間航行一年，或許弟弟在地球上就過了幾十年。當(dāng)哥哥回到地球，他的弟弟早已變成了一個老翁。

這便仿佛有點(diǎn)“天上方七日，地下已千年”的意味了。

在孿生子佯謬的假想中，做相對運(yùn)動的哥哥和弟弟，盡管他們使用標(biāo)準(zhǔn)的相同的石英鐘，他們卻顯然有著各自不同的時間。

7 時間之維

在愛因斯坦和霍金之前，偉大的牛頓奠定了現(xiàn)代天體物理學(xué)的基礎(chǔ)。

牛頓提出了“萬有引力”的概念，很好地解釋了月亮環(huán)繞地球、地球等行星環(huán)繞太陽運(yùn)動的現(xiàn)象。

牛頓的理論，限于當(dāng)時的科技能力局限，建立在宇宙有一個普適客觀的時間和恒定的空間這樣的條件之上。

而當(dāng)代天體物理學(xué)突飛猛進(jìn)，日新月異，發(fā)生了幾乎可以稱之為顛覆性的革命性進(jìn)展。

宇宙在膨脹之中，這推翻了宇宙空間恒定的設(shè)想。

時間并非一個普適客觀的量，它與宇宙內(nèi)的天體各自的運(yùn)動緊密相關(guān)。時間與空間，糾纏在一起，而并非漠不相關(guān)。

愛因斯坦的廣義相對論認(rèn)為：時空是彎曲的。他用時空彎曲，對萬有引力做出了當(dāng)代解釋。

他提出，星體的質(zhì)量和能量，足以彎曲時空。

愛因斯坦找到了表述這種現(xiàn)象的正確的方程，數(shù)學(xué)家大衛(wèi).希爾伯特甚至早幾天也獨(dú)自找到了這一方程。

彎曲時空的全新理論，被稱為廣義相對論。

1919年，一支英國探險(xiǎn)隊(duì)赴西非觀察日食，觀察到了光線經(jīng)過太陽附近而發(fā)生了稍微偏折的現(xiàn)象。

至此，廣義相對論所預(yù)言的時空彎曲，得到了輝煌的確認(rèn)。

從此，空間與時間，不再是宇宙之內(nèi)發(fā)生事件的背景，而是那些事件的參與者。

從此，慣常理解上的三維空間，應(yīng)該表述為四維空間。時間，成為不可忽視不能或缺的一維。

——時空彎折，不禁會讓人產(chǎn)生種種聯(lián)想：

宇宙間眾多的星系，究竟是附著在“氣球”的膜上，還是均勻散布在“海綿”之中。看似立體的空間，也許只是膜上的假象。所謂宇宙之弦，看似一維，然而在那弦內(nèi)，也許另有高度彎曲的時空。只要你能有辦法到達(dá)那里，那里便別有洞天。

張石山，1947年生，山西盂縣人。中國作家協(xié)會會員。著有小說集《镢柄韓寶山》《單身漢的樂趣》《母系家譜》《神主牌樓》等，民俗專著《洪荒的太息》《禮失求諸野》，電視劇本《兄弟如手足》 《呂梁英雄傳》 《晉文公》等。