斯蒂芬·威廉·霍金 科学家生平简介

1942-01-08～2018-03-14

  斯蒂芬·威廉·霍金（StephenWilliamHawking），1942年1月8日出生于英国牛津，出生当天正好是伽利略逝世300年忌日。父亲法兰克是毕业于牛津大学的热带病专家，母亲伊莎贝尔1930年于牛津研究哲学、政治和经济。折叠童年经历1942年1月，纳粹德军几乎夜夜不停地轰炸英国伦敦。这迫使霍金一家搬离海格特的家园迁到牛津避难。他们在霍金诞生后又回到了伦敦。童年时的霍金学业成绩并不突出但喜欢设计极为复杂的玩具。据说他曾用一些废弃用品做出一台简单的电脑。霍金本人毕业于牛津大学（UniversityofOxford）和剑桥大学（UniversityofCambridge），并获剑桥大学博士学位。1959年17岁的霍金入读牛津大学的大学学院攻读自然科学用了很少时间而得到一等荣誉学位，随后转读剑桥大学研究宇宙学。1963年，21岁的他不幸被诊断患有肌肉萎缩性侧索硬化症即运动神经细胞病。当时，医生曾诊断身患绝症的他只能活两年，可他一直坚强的活了下来。他被禁锢在轮椅上，只有三根手指和两只眼睛可以活动，疾病已经使他的身体严重变形，头只能朝右边倾斜，肩膀左低右高，双手紧紧并在当中，握着手掌大小的拟声器键盘，两脚则朝内扭曲着，嘴已经几乎歪成S型，只要略带微笑，马上就会现出“呲牙咧嘴”的样子。这已经成为他的标志性形象。他不能写字，看书必须依赖一种翻书的机器。读活页文献时，必须让人将每一页平摊在一张大办公桌上，然后驱动轮椅如蚕吃桑叶般的逐页阅读。他在手术过后的几天又写下了世界名著《时间简史》，奇迹般的活下来。在往后数十年逐渐全身瘫痪并失去了说话能力。霍金曾澄清自己当时并无酗酒只感到自己有“悲剧性格”并使自己沉醉于瓦格纳的音乐里。直至他遇上了首任妻子珍·王尔德JaneWilde，两人结婚后育有3名子女。23岁时他取得了博士学位留在剑桥大学进行研究工作。1985年，他因患肺炎做了穿气管手术，被彻底剥夺了说话的能力，演讲和问答只能通过语音合成器来完成。1973年，他考察黑洞附近的量子效应，发现黑洞会像天体一样发出辐射，其辐射的温度和黑洞质量成反比，这样黑洞就会因为辐射而慢慢变小，而温度却越变越高，最后以爆炸而告终。黑洞辐射或霍金辐射（包括deSitter空间中的霍金辐射）的发现具有极其基本的意义，它将广义相对论、量子场论和热力学统一在一起，其为弯曲时空中的量子场论。1973年以后，他的研究转向了量子引力论。虽然人们还没有得到一个成功的理论，但是它的一些特征已被发现。例如，空间－时间在普朗克尺度下不是平坦的，而是处于一种粉末的状态。在量子引力中不存在纯态，因果性受到破坏，因此使不可知性从经典统计物理学、量子统计物理提高到了量子引力的第三个层次。1980年以后，霍金的兴趣转向了量子宇宙论，提出了能解决宇宙第一推动问题的无边界条件。2004年7月，他承认了自己原来的“黑洞悖论”观点是错误的。《时间简史》的副题是从大爆炸到黑洞。史蒂芬·威廉·霍金认为他一生的贡献是在经典物理的框架里，证明了黑洞和大爆炸奇点的不可避免性，黑洞越变越大，但在量子物理的框架里，他指出，黑洞因辐射而越变越小，大爆炸的奇点不断被量子效应所抹平，而且整个宇宙空间正是起始于此。理论物理学的细节在未来的20年中还会有变化，但就观念而言，已经相当完备了。1985年，第一次来中国，在科大水上讲演厅作天体物理的学术报告。史蒂芬·威廉·霍金的生平是非常富有传奇性的，在科学成就上，他是有史以来最杰出的科学家之一，他的贡献是在他被卢伽雷氏症禁锢在轮椅上50年之久的情况下做出的。他的贡献对于人类的观念有深远的影响，所以媒体早已有许多关于他如何与全身瘫痪作搏斗的描述。吴忠超（霍金的学生之一）于1979年第一回见到他时的情景至今还历历在目。那是第一次参加剑桥霍金广义相对论小组的讨论班时，身后门一打开，脑后忽然响起一种非常微弱的电器的声音，回头一看，只见一个骨瘦如柴的人斜躺在电动轮椅上，他自己驱动着电开关。译者尽量礼貌而不显出过分吃惊，但是他对首次见到他的人对其残疾程度的吃惊早已习惯。吃饭他要用很大努力才能举起头来。在失声之前，只能用非常微弱的变形的语言交谈，这种语言只有在陪他工作、生活几个月后才能通晓。他不能写字，看书必须依赖于一种翻书页的机器，读文献时必须让人将每一页摊平在一张大办公桌上，然后他驱动轮椅如蚕吃桑叶般地逐页阅读。人们不得不对人类中居然有以这般坚强意志追求终极真理的灵魂从内心产生深深的敬意。从他对译者私事的帮助可以体会到，他是一位富有人情味的人。每天他必须驱动轮椅从他的家——剑桥西路5号，经过美丽的剑河、古老的国王学院驶到银街的应用数学和理论物理系的办公室。该系为了他的轮椅行走便利特地修了一段斜坡。霍金虽然身残但志不残，非常乐观。他还证明了黑洞的面积定理。在富有学术传统的剑桥大学里他拥有几个荣誉学位，是最年轻的英国皇家学会会员。在公众评价中，被誉为是继阿尔伯特·爱因斯坦之后最杰出的理论物理学家。他提出宇宙大爆炸自奇点开始，时间由此刻开始，黑洞最终会蒸发，在统一20世纪物理学的两大基础理论——爱因斯坦的相对论和普朗克的量子论方面走出了重要一步。他因患肌肉萎缩性侧索硬化症，禁锢在轮椅上达50年之久，却身残志坚，克服了残疾之患而成为国际物理界的超新星。他不能书写，甚至口齿不清，但他超越了相对论、量子力学、大爆炸等理论而迈入创造宇宙的“几何之舞”——无边界条件。尽管他那么无助地坐在轮椅上，他的思想却使人们遨游到广袤的时空，渐渐解开宇宙之谜。1988年，霍金的科普著作《时间简史：从大爆炸到黑洞》发行，从研究黑洞出发，探索了宇宙的起源和归宿，该书被译成40余种文字，出版逾1000余万册，但因书中内容极其艰深，在西方被戏称为“读不来的畅销书”（UnreadBestseller），有学者曾指这种书之所以仍可以如此畅销，是因为书本尝试解答过去只有神学才能触及的题材：时间有没有开端，空间有没有边界。2001年10月又一部作品《果壳中的宇宙》（TheUniverseinaNutshell）出版发行。该书是《时间简史》的姐妹篇，以相对简化的手法及大量图解，诉说宇宙起源。2006年，他在香港透露正与女儿合撰写一套类似于《哈利波特》、但主题是理论物理学而非魔法的小说。2002年，第二次来中国，在北京作主题为“膜的新奇世界”科普报告，向公众阐释他的关于天体演化的“M理论”。霍金亦试图通过通俗演讲，将自己的思想与整个世界交流，除了常在英国及美国发表演说，他90年代曾两次到访日本，2002年8月曾到访杭州发表《膜的新奇世界》（BraneNewWorld），2006年6月在香港科技大学发表《宇宙的起源》时，轰动一时，被戏称为受到“摇滚巨星”级的接待。霍金的声望，令他多次获邀到外地演说，常获国家元首接见。霍金曾指，大众会好奇一位残障人士，为何会想到这么多宇宙论，令他成了大众媒体的宠儿。事实上，他在“星舰奇航记”中的电视系列剧“银河飞龙”饰演过自己，与爱因斯坦及牛顿一起打桥牌；他亦曾在美国卡通片《辛普森一家》中“演出”，拯救剧中的女孩。其形象也在卡通片《飞出个未来》中的一集里出现。卡通片《居家男人》中则有与其类似的角色（Steve）对其进行了滑稽的模仿。2006年，第三次来中国，他带来的仍然是自己关于宇宙学最新的研究，在香港科技大学体育馆主持一个题为"宇宙的起源"的演讲；在人民大会堂向北京的公众讲述《宇宙的起源》。2009年4月6日，霍金因病取消外访，同月20日因病送院治理，情况欠佳。2012年1月传出因脸部肌肉恶性萎缩，已严重影响其表达能力，并有可能使他无法发出独特的“电脑声”。2012年4月6日播出的热播美剧《生活大爆炸》第五季第21集中，史蒂芬·霍金本色出演参与了客串。2015年7月20日，斯蒂芬•霍金启动了人类历史上规模最大的外星智慧生命的搜索行动。[8]2016年1月，斯蒂芬·威廉·霍金获得卢德奖。[9]2017年为英国BBC录制纪录片《探索新地球》。2018年3月14日，根据英国天空新闻等多家媒体的报道，史蒂芬霍金去世，享年76岁[5]。2018年3月31日，这位科学家的葬礼在剑桥大学的大圣玛丽教堂举行。他的骨灰被安放在伦敦的威斯敏斯特教堂内，与牛顿和达尔文为邻。个人生活史蒂芬·霍金1942年1月8日出生于英国牛津，出生当天正好是现代科学之父伽利略逝世300年忌日。他的父亲弗兰克与母亲伊莎贝尔都就读于牛津大学，弗兰克主修医学，伊莎贝尔学习哲学、政治学和经济学。第二次世界大战爆发后，弗兰克原本想要从军报国，上级认为他如果从事研究工作可以对国家给出更有价值的贡献，他于是在一所医学研究院的任职研究员，伊莎贝尔也在这所研究院找到一份秘书工作。他们在这里相遇并且坠入爱河、共结连理。婚后，他们住在伦敦附近郊区海格特。那时正值纳粹德军轰炸英格兰，伦敦遭受几乎夜夜不停的空袭。夫妻二人被迫决定，伊莎贝尔应该搬迁到较为安全的牛津把孩子生下来。等到史蒂芬诞生后，伊莎贝尔才又回到海格特。在史蒂芬1岁与5岁时，他们还生了两个女儿菲莉帕与玛莉，史蒂芬14岁时，他们又收养了一个儿子爱德华。弗兰克于1950年升任为国家医学研究院寄生虫学部门主任，在该学术领域享有盛名，全家搬到赫特福德郡的圣奥尔本斯。在那里，霍金一家被认为是有点古里古怪的高级知识分子，他们很喜欢阅读书籍，每个人都手不释卷，甚至在餐饮时间，来访客人时常会观察到全家默默地边吃边读书。他们生活很简朴，住屋虽然很大，但是缺乏维护，交通工具是一辆改装过的伦敦计程车。霍金跟母亲关系很好，其母住在莎士比亚的故乡斯特拉特福，霍金经常去探望她。霍金还跟自己的女儿合著了几本宇宙探险的科普书，他女儿已成为著名作家。霍金患有一种不寻常的早发性、慢发性肌萎缩性脊髓侧索硬化症，这种疾病俗称渐冻症。几十年来，由于这疾病，他的身体缓慢地瘫痪。这疾病开始于霍金在牛津大学读书的最后一年，那时，他发现自己动作越来越笨拙，时常不知缘由地摔跤，划船也变得力不从心。有一次，他还从楼梯上摔下来，头先着地，造成暂时的记忆力轻微丧失。在剑桥大学时，状况更加恶化，他的讲话有些含糊不清。霍金的父母亲也注意到他的健康问题，带他去看专科医生。在21岁时，医生诊断其患有肌萎缩性脊髓侧索硬化症，只有两年好活，但是，两年光阴飞驰而去，他仍旧活着，很奇妙地，病情的恶化渐渐地缓慢下来。不知是什么原因，60年代后期，霍金的身体状况又开始恶化，行动走路都必须使用拐杖，不再能定期教课。由于霍金逐渐失去写字能力，他自己发展出一种替代的视觉性方法，他在脑里形成各种不同的心智图案与心智方程，他可以用这些心智元素来思考物理问题。物理学者维尔纳‧以色列表示，霍金的思考过程，有如莫扎特只凭借想象就写出一整首极具特色的交响乐曲。霍金不愿对恶疾低头，甚至不愿接受任何帮助。他最喜欢被视为是科学家，然后是科普作家，最重要的是，被视为正常人，拥有与其他人相同的欲望、干劲、梦想与抱负。洁恩后来说，“有些人称这为决断，有些人称这为固执，而我曾经在很多时候称这为既果断又固执。”年代末期，经过不断劝说，霍金才同意使用轮椅，后来，朋友们都知道他是个危险司机，他时常会肆无忌惮地冲过街路，似乎以为自己拥有优先权。霍金很受欢迎、很具幽默感，但是由于他的疾病与他治学时的不客气态度，有些同事选择与他保持距离。霍金的言语功能逐年退步，到了70年代后期，只剩下他的家人或密友能够听得懂他的话。为了与其他人通话，他必须依赖翻译。在霍金的办公室大楼门口，没有设置专门给轮椅通行的残障坡道，剑桥大学不愿负担搭建残障坡道所需的款项，因此霍金与剑桥发生争执，他与妻子共同发起活动敦促剑桥改善残障设施。但是，对于扮演残障权利代言人这角色，霍金的态度通常很摸棱两可，一方面他很想帮助残障族群，另一方面又想把自己跟残障和残障所伴随的挑战分开。他的这些态度引起了一些批评。霍金在1985年拜访欧洲核子研究组织时，感染了严重的肺炎，必须使用维生系统。由于病况危急，医生询问洁恩是否应该终止维生系统的运行。洁恩的答案是“不”，替代方案是霍金必需接受气管切开术。这手术可以帮助他呼吸，但会使他从此以后再也无法发声。手术后，经过在加护病房疗养一段时间，霍金才被准许出院，但他需要全天24小时看护，费用非常昂贵。尽管英国国民保健署可以给付疗养院费用，可是洁恩还是决定带霍金回家。索恩知道霍金的病况后，建议他们寻求友人默里·盖尔曼的帮助。那时，诺贝尔奖得主盖尔曼是麦克阿瑟基金会的董事，麦克阿瑟基金会慷慨地答应负担所有医护费用。洁恩请到了三班护士轮流看护霍金，其中一位护士伊莲‧梅森后来成为霍金的第二任妻子。霍金不再能讲话，必须用特别方法传达信息，对方一手拿着一张字母卡，另一手一个字母一个字母地用食指指，当指到霍金想要的字母时，霍金会扬起眉毛，这样，可以慢慢地把整个单字拼出来。后来，电脑专家华特·沃特斯送给他一个称为“平等者”的程式，可以让他在屏幕上选择单字、单词或字母。平等者的字汇大约有2500–3000个单字，并内建了一个语音合成器。平等者本来是执行于台式电脑，护士伊莲的先生大卫‧梅森是电脑工程师，大卫在霍金的轮椅上设置了一台小电脑，并且将平等者安装在小电脑里。这样，霍金就不再需要找人做他的翻译，霍金很高兴地说，“与在我失去说话功能前相比，我现在可以更如意地传达信息。”霍金仍旧可以稍微操控他的手来开启开关，每分钟大约能给出15个单字。每一次演讲前，他会事先准备好讲义，然后用语音合成器把内容发表出来。有些人觉得语音合成器给出的声音具有美国或斯堪地那维亚口音。霍金原本希望换成英国口音，但后来习惯了，反而觉得那就是他的声音。霍金的健康仍旧在缓慢恶化，2005年，他开始使用脸颊肌肉的运动来控制他的通讯设备，每分钟大约可以输出一个字。由于这疾病很可能引起闭锁症候群，霍金正与神经学专家研发出一套新系统，让电脑将他的脑波图样翻译为词句。2009年，他不再能独立驾驶他的轮椅，他的呼吸越加困难，时常需要使用人工呼吸器，还有几次严重到需要去医院诊疗。简的出现对霍金来说是生命中的一个重要转折点，她跟霍金一起面对病魔，令霍金摆脱绝望，并让他重新获得对生活和工作的信心。1965年，简（Jane）义无反顾地嫁给了霍金。简恩服侍、照顾霍金25年之久，一天24小时、一周七天看护他，推着轮椅带他到各地旅行，还要照顾几个孩子、操持其它家务。25年的时间，她看着他从默默无闻的研究生变成“世界上最伟大的科学家”。1990年，霍金与妻子简离婚。对于两人最终分手的原因，媒体曾有不同的猜测，而按照英国人迈克尔·怀特和约翰·葛瑞本合著的《霍金传》的说法，他们离婚的最主要原因，还是跟霍金的科学研究有关。因为他的研究，霍金从早期的不可知论者变成了一名极端的无神论者，他以自己的无边界理论完全排除了上帝的概念。然而，简却是一名虔诚的教徒，上帝是她的精神支柱之一，正是有这样的信仰才让简在这20多年间肩负起了照顾霍金的重担。但也有一种说法是霍金跟自己的一个女护士伊莱恩走得越来越近，从而冷落了简，这名女护士后来成了霍金的第二任妻子。1995年迎娶私人看护伊莱恩（ElaineMason）。2004年初，英国有媒体指霍金遭到第二任妻子虐打，消息轰动全球。2004年1月，霍金透过剑桥大学两度发表声明，指责有关消息失实，并表示“我全心坚决驳斥说我遭到虐待的说法。媒体的报道纯属虚构，有人散播这样不实的消息，令我感到失望。”简（Jane）写有《霍金：前妻回忆录》（上）（下）。然而，外界传出霍金身上出现多处神秘伤痕，手腕骨折，脸部和嘴唇有很深的切口，同年3月，英国警方正式向霍金问询，了解有关情况，并查问部分霍金前护士索取资料，但由于霍金并未合作，英国警方最终未能起诉任何人。早在2000年，警方亦曾对霍金的意外受伤感到怀疑，但霍金当时拒绝配合，令调查终止。霍金的女儿露西·霍金在访问中曾说，约2000年已发现父亲身上有伤痕，但是父亲说是他不小心自己弄伤的，她未有在意。2006年10月19日，64岁的斯蒂芬·霍金正在与第二任妻子伊莱恩办理离婚手续，他们已经共同生活了11年，至今未娶。