霍金的个人经历是什么?
1916年,爱因斯坦发表了广义相对论,不久,德国物理学家史瓦西得到了广义相对论方程的一个精确解。他预言存在5种不旋转、不带电的“黑洞”,并算出若要成为“黑洞”,一个质量如太阳的星体,其半径必须缩到2.96公里,而地球则需压缩到半径为0.89厘米。史瓦西提出“黑洞”概念在当时未受到人们的普遍重视。直到20世纪70年代,有一位科学奇才,把量子力学与广义相对论结合起来,进行“黑洞”表面量子效应的研究,使“黑洞”理论研究向前推进了一大步,他就是世界著名的物理学家霍金。
史蒂芬?霍金是英国理论物理学家,世界公认的引力物理科学巨人,是当代最重要的广义相对论家和宇宙论家。1942年1月8日他生于英格兰的牛津,其父母都在牛津城接受过高等教育。父亲法兰克?霍金是一位有名的医生和生物学家。母亲伊莎贝尔研究哲学、政治和经济学。霍金有两个妹妹和一个弟弟。霍金的父母非常注意从小培养孩子对科学的兴趣。根据几个孩子兴趣的不同而实行不同的教育方式。霍金从小非常富有想像力,他曾想出进入自己屋子的11种办法。但是,他的语言不能同他的思维同步,有时讲话还结巴。
霍金在五年级的时候,曾与几个同学一起找了许多零件制造了一台电脑,当时许多人到学校参观,引起了一场不小的轰动。1959年,霍金中学毕业并考入了牛津大学,这时他才17岁。在牛津大学霍金选学了他所喜欢的物理学,当时他在班上表现极为突出。有一次,教师布置了13道题,其他同学做了一星期,只解出一两道题,而他只用一个上午,便做了10道。他的同学说:“与他同行并进是不可能的,我们就像来自不同的星球。”
然而在大学的第三年,霍金的身体出现了麻烦,他的手已不像过去那样灵活了,腿脚也不便利,并且几次从楼梯上跌下去。但他当时并没有意识到这一征兆的严重性。当年秋天,霍金申请到剑桥大学做研究生,攻读宇宙学博士。在他进入剑桥大学后不久,21岁生日刚刚过完,他就住进了医院,后经过专家的多次会诊,被诊断为患了肌肉萎缩性侧面硬化症,无方可医。出院后不久的一个晚上,他做了一个被处死的噩梦。梦醒后,他忽然意识到:“如果被缓刑的话,还有事情值得做。”于是,他重新振作起来,开始了天文学研究生涯。随着时间的流逝,霍金的病情缓和下来,但只能依靠轮椅活动。1965年,霍金开始有关黑洞问题的研究。1974年,32岁的霍金发现,“只进不出”的黑洞具有一种完全出乎意料的特性,即由于量子力学的“隧道效应”,它会稳定地向外发射粒子,考虑了这种“蒸发”,黑洞就不再是绝对“黑”的了。他的这个惊人的创见发表几星期后,英国皇家学会就宣布他当选为该会会员,霍金成了这个世界闻名的学会有史以来最年轻的会员之一。
霍金提出“黑洞蒸发理论”的同时,他又把量子力学和引力理论结合在一起,创造了“量子宇宙论”。他说,根据量子力学,空间中充满了粒子和反粒子。黑洞存在时,一个粒子可以掉到黑洞里面去,留下它的伴侣就是黑洞发射的辐射。这就是霍金提出的被人们称为“霍金辐射”的黑洞辐射论。霍金的名字也因此在科学史上不朽。霍金还证明每个黑洞都有一定的温度,而且温度的高低与它的质量成反比。也就是说,质量大的大黑洞温度低,加上引力强,“蒸发”慢,寿命可能非常漫长;相反,质量小的小黑洞温度高,加上引力弱,“蒸发”快,寿命可能只有短暂的一瞬间。更有意思的结果是,黑洞的“蒸发”使它的质量减少,质量减少使它的温度升高,温度升高使它“蒸发”更快,“蒸发”更快使它质量更少,质量更少(这个“质量更少”是相对的)使它温度更高……如此循环反复越演越烈,最后终于以一场猛烈的爆发而告终。他的同事为他的理论欢呼。但是也有不少学者不相信霍金的黑洞辐射理论。当时苏联的天文学家也不相信,但是半年多以后,他们主动改变了态度,认可了霍金的观点。
由于其不同寻常的遭遇及在天文学上的杰出成就,霍金获得了许多荣誉。1975年,梵蒂冈授予霍金“有杰出成就的年轻科学家”称号。1978年,他又获理论物理学领域的最高荣誉“爱因斯坦奖”。1980年霍金被选为卢卡逊教授。这是一个十分崇高的职位,历史上只有牛顿等几位大科学家担任过这一教席。1982年霍金接受了圣母大学、芝加哥大学、普林斯顿大学和纽约大学的荣誉学位。伊丽莎白女王还封他为英国的荣誉骑士。1988年,霍金出版了《时间简史》后,被广泛尊崇为继爱因斯坦后最伟大的理论物理学家。
霍金以重病之身躯克服人们无法体会的病痛折磨,奋力拼搏,取得了令世人瞩目的成就。但是祸不单行,1984年他在一次访问日内瓦时得了肺炎,进行了气管切除手术,使他完全失去了讲话能力。在这一段时间里,他惟一与人沟通的方法就是由别人指着拼写板上的一个个字母,当指的是他要的字母时,他就扬起眉毛,如此一个字母一个字母地把词拼出来,交谈十分困难,更不用说写科学论文了。美国一位电脑专家得知霍金的不幸遭遇后,给他寄来了一套电脑软件。他用手或眼睛的运动来控制和选择所需要的字母拼成词,然后由语言合成器说出来。
霍金面对随时可能死亡的威胁,丝毫没有退缩。相反地,他意识到对他来说时间可能是短促的,他必须非常快速和专心致志地从事研究工作。从20世纪70年代到今天,他先是被禁锢到轮椅上,后来又失去说话的能力,但他那枯槁的躯体里却有一个出类拔萃的头脑和一颗不屈不挠的心。他每活一天都是在创造一个新的医学纪录。直到今天,他还在艰难地活着、战斗着。