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在宇宙中沉醉和感悟

2006-08-02 来源:中华读书报 作者:李翔 我有话说

《无中生有――霍金与〈时间简史〉》,杜欣欣、吴忠超编著,湖南科学技术出版社2006年1月第一版,25.00元

上个世纪六、七十年代,安静了很长时

间的引力物理学界突然热闹起来。得益于新思想的提出和新工具的引入,人们对引力有了更加深入的认识。特别是英国物理学家霍金发现的量子辐射,改变了黑洞的经典图像,表明量子力学、统计物理和广义相对论三者之间存在密切联系。这是物理学史上最深刻的发现之一。进入80年代,霍金与美国物理学家哈特尔合作提出无边界宇宙假说,认为宇宙起源于没有时间、也没有空间的混沌状态,为宇宙创生问题提供了一种自洽、自足的解决方案。尽管有不同看法,但是,理解无边界宇宙假说的学者都会惊讶于它的美丽形式,也无法否认它在思想上的深邃。一位数学家说过,数学中只有让人产生美感的那一部分才会流传下来。无边界宇宙的思想精髓很可能在未来量子引力和量子宇宙学的发展中被保留下来。霍金本人始终对这一思想钟爱有加,认为其比黑洞的量子辐射理论还要重要。

霍金获得过著名的沃尔夫物理学奖,被认为是继爱因斯坦之后最有国际声誉的引力物理学家。他的科普著作《时间简史》使其在世界范围内成为家喻户晓的公众人物。在中国,霍金的名字还与一位中国人联系在一起,他就是《时间简史》的中文译者――吴忠超先生。

吴先生在霍金指导下获得博士学位。他刚到剑桥大学的时候,量子宇宙学还没有创立,黑洞热力学的兴起也不过几年时间,吴先生有幸见证了这两个研究方向的发展。作为学生,他与霍金有许多直接交流的机会,能够很好地了解霍金的物理思想。因此,由他来翻译霍金的著作是再合适不过了。该书自1992年由湖南科学技术出版社推出以来,多次重印。十多年过去了,它还没有过时,仍然颇受读者欢迎。据说,台湾出版《时间简史》依据的也是吴先生的译本。

最近,吴忠超先生与杜欣欣女士合作的《无中生有》出版。这是一本文集,前面两章是霍金2002年在杭州的演讲稿中译以及答记者问,其它部分则是两位作者的十几篇随笔和散文。在《时间简史》中文版发行十多年后,吴忠超先生撰文记述了作者与霍金的交往和师生之谊,重新诠释了霍金及其科学思想和成就。书中的几篇,如《时空和相对论》、《宇宙的创生》、《真空不空,黑洞不黑》、《犹抱琵琶半遮面》等,就是对《时间简史》中讨论的问题的高度概括和凝练。牛顿和爱因斯坦是物理学史上的两位巨人,也是人类文明史上两颗耀眼的明星,《伍尔索普领地》、《以宇宙为纪念碑》两篇表达了作者对先贤的崇敬和缅怀之情。另外有几篇文章是作者对宇宙和生命意义的思考和感悟,如《生命:宇宙之子》、《拜伦纽斯台德寺》。

大约十年前我上大学的时候,电子类专业的就业前景很好,实用主义开始盛行,很少有人愿意学物理。因此,得知吴先生原来是由无线电专业转向理论物理研究,我感到很惊讶。后来我到另外一所大学念研究生,有幸与吴先生成了同行。他曾经到我们学校作过几次学术报告,我记得他讲过的内容有:太初黑洞的量子创生以及时空的维数,这也是他偏爱的两个科学问题。《无中生有》一书中也谈到了他对这两个问题的理解和探索。

黑洞是宇宙中最神秘的天体。黑洞的形成通常有两种模式:大质量星体的塌缩,以及在宇宙早期的物质密度扰动,都没有涉及引力的量子效应。在经典意义上说,宇宙创生的种子与黑洞都包含奇点。一个自然的问题是,黑洞是否会伴随着宇宙的创生而产生?也就是说,黑洞是否可以在混沌初开的时候产生?早期研究认为,只有极个别的特例才允许从量子宇宙中产生黑洞。吴忠超先生则提出了不同的看法,比如,他发现,在开放与闭合两种不同宇宙模型里,量子黑洞的产生几率存在某种对偶性,其中的深刻含义还没有被揭示出来。

时空为什么是四维的?这个问题与宇宙的创生一样深奥。物理学家试图找到一个基本原理来解释该问题,动机和意义与霍金提出无边界宇宙很相似,就是希望不要劳驾上帝进行第一推动。在量子宇宙学发展以前,这个问题的答案还被归结为人择原理:宇宙是四维的,因为这正好是允许我们人类生存的条件。人择原理在很多时候的确有用,但是大多数物理学家还是对它持保留态度,不愿意把它看成是一个真正的基本原理,因为它体现了某种以人类为中心的观念,与物理学思想的发展相悖。该书有一章专门讲时空的维数。吴先生对该问题的研究在上个世纪80年代获得过美国引力基金会的奖项。或许是由于内心对完美主义的执着追求,他一直希望能够给出更好的解答。他用了17年时间来完善他的工作,最新的研究发表在欧洲的权威刊物《物理快报》上,并得到了国际同行的引证。

该书配有许多精美的照片,既是对往昔岁月的追忆和怀念,也寄托了作者的思想和情感。在优美流畅的文字当中,能感受到作者有如诗人与哲学家一般的气质。这是他在长时间思考宇宙与黑洞的问题之后产生的对生命现象的感悟,也包含了作者对人类智慧的赞叹。宇宙无垠,人类的智慧同样没有边界!

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