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撰文 | 鞠强

一年前的今天,英国物理学家史蒂芬·霍金逝世,众人眼中的“宇宙之王”飞向了他研究一生的宇宙。单论社会影响力,如果说霍金是这个时代的科学第一人,恐怕没有争议。通过电视、广播、报纸、杂志和互联网等多种媒体,我们获得过关于霍金的大量信息,既了解了他对宇宙的探索,也知晓了他对很多重要社会问题的看法。

但是,使霍金真正走向公众,也是霍金产生最大影响力的方式,却是所有媒介中传播速度最慢也是最古老的形式——图书。如果问一个对霍金有所了解的普通人,他眼中最能代表霍金的是什么,相信很多答案都会是《时间简史》。在霍金逝世一周年的日子,我们在他的作品中追忆他对宇宙真相的求索,缅怀这位科学巨人。

销售奇迹

20世纪70年代,霍金在黑洞研究中取得了丰硕的成果,他和罗杰·彭罗斯共同证明了奇点定理,并且独立证明了黑洞的面积定理,还提出了日后以他的名字命名的“霍金辐射”。1973年,剑桥大学出版社出版了霍金和乔治·埃利斯(George Ellis)合著的《时空的大尺度结构》(The Large Scale Structure of Space-Time),这是霍金出版的第一本书。在这本学术书中,二人使用广义相对论解释了大质量恒星如何塌缩成黑洞。但这时,霍金的影响力还只限于学术圈内,公众对他几乎一无所知。

《时空的大尺度结构》封面(图源:维基百科)

他真正走进公众的视野,是从20世纪80年代开始。

1982年,霍金产生了写本通俗读物的想法。他曾提到写书的部分动机是给读中学的女儿准备学费,但实际上当图书出版的时候,他的女儿已经快中学毕业,所以这个目的并未达到。其实他写书的目的,更多是希望公众了解到“我们已经在何等程度上理解了宇宙”。

他最初为这本书拟的书名是《从大爆炸到黑洞:时间短史》(From The Big Bang To Black Holes:A Short History Of Time),不过这本书的编辑彼德·古查迪把正副书名调换了一下,并且把“短史”(short history)改成了“简史”(brief history)。这就是后来的《时间简史:从大爆炸到黑洞》(A Brief History Of Time: From The Big Bang To Black Holes)。

1988年4月1日,这本书经过一些波折后,在愚人节那天正式出版。

《时间简史》封面(图源:维基百科)

《时间简史》出版之时,霍金已经取得了他在黑洞研究中的主要成就,并且开始涉足宇宙学研究,因此这本书涵盖了他此后作品涉及的大部分话题,包括时间和空间、宇宙的起源、黑洞的性质等。

霍金最初还是使用比较学术化的语言,后来在编辑的建议下对全书进行了重写,使之(尽可能)通俗易懂,避免为外行人设置太高的门槛。据说书中多一个方程,销量就会减半,因此霍金在书中只使用了一个方程——爱因斯坦的质能方程。

这本书出版之后,被翻译成几十种语言,在全世界销售了上千万册,成为一个现象级作品。霍金也认为,没有任何人在出版之初料想到《时间简史》会如此畅销。不过,霍金确实对这本书的销量有所期待。比如,他在创作之初就希望写一本在机场买得到的书,所以他在选择出版社的过程中,首选排除了出版自己学术著作的剑桥大学出版社,接着在1984年成稿后也没有根据出版经纪人的建议接受“更有档次”的诺顿公司的报价,而是最终选择了出版大众图书很有经验的矮脚鸡出版社。

出版社的运作和宣传对《时间简史》的普及起到了推动作用,但是霍金身上独一无二的特质才是使《时间简史》成为有史以来最成功的科学图书的主要原因。在科学作品中,有不少水平不亚于《时间简史》的作品,作者也是学术大师,但销量和影响力显然都远不及《时间简史》。《时间简史》的畅销反过来强化了霍金作为一名明星科学家的形象。不知是否是受到这本“简史”畅销的启发,此后各类“简史”层出不穷,成为中外出版界的一个热门品类。

理解宇宙

1996年,霍金和彭罗斯共同出版了《时空的本质》(The Nature of Space and Time)一书。这本书的故事始于1994年,在剑桥大学牛顿研究所举办的一系列公开演讲中,霍金和彭罗斯分别发表了对于量子力学及其在宇宙演化中所起作用的观点。虽然二人互为重要的合作者,但在这些讲座中,二人的想法在很多重要问题上存在根本性分歧。今年1月去世的著名数学家阿蒂亚(Michael Atiyah)就曾认为,这是继爱因斯坦和玻尔关于量子力学的辩论之后20世纪最重要的物理学论争。随后,普林斯顿大学出版社将二人演讲的内容结集出版,就是这本《时空的本质》。

《时空的本质》封面(图源:维基百科)

同样在1996年,霍金还出版了《时间简史(插图版)》。在这个版本中,霍金加入了200多张插图,为普通读者理解他的思想提供了更多便利。同时,他还增加了一章,介绍虫洞和时间旅行的内容。

5年后,霍金出版了他的另一部著名作品《果壳中的宇宙》。书名来自莎士比亚的名剧《哈姆雷特》。哈姆雷特在剧中说,即使把他关在果壳中,他仍然自以为是无限空间之王。这句话同样是霍金传奇一生的真实写照:他虽然长期被禁锢在轮椅上,却仍用大脑去思考主宰宇宙命运的规律。

《果壳中的宇宙》封面(图源:维基百科)

《果壳中的宇宙》可以认为是《时间简史》的续编,霍金在其中讨论的话题与《时间简史》类似,同时介绍了两本书出版中间这13年时间里物理学研究的进展,包括超弦理论、超对称理论以及M理论的发展。不过,由于霍金不愿写一本《时间简史》的续集,所以与《时间简史》的线性结构不同,他在《果壳中的宇宙》中尝试了树状图写法:读者在了解一些基础知识后,就可以选择后面感兴趣的内容跳跃式阅读,而不必按照从前到后的顺序依次阅读。

在《果壳中的宇宙》出版后,霍金在大概10年左右的时间里没有重要作品问世,直到2010年,他与列纳德·蒙洛迪诺(Leonard Mlodinow)合作了《大设计》(The Grand Design)。这一次,霍金不仅继续秉承在他的作品中一脉相承的信念,即“存在一族我们能够发现并理解的合理的定律制约着宇宙”,更试图去解释我们理解宇宙的企图,并在哲学上审视我们观察宇宙这样一个行为的意义。

《大设计》封面(图源:维基百科)

除了这几部大家比较熟悉的作品外,霍金还出版过其他一些作品。

1993年,《黑洞、婴儿宇宙及其他》(Black Holes and Baby Universes and other Essays)出版。这是霍金的一本文集,其中收入的文章既包括论述黑洞的科学文章,也包括他对与疾病斗争的一些经历的回忆。

《黑洞、婴儿宇宙及其他》封面(图源:维基百科)

2005年,霍金和列纳德·蒙洛迪诺合作出版了《新时间简史》(A Briefer History of Time)。这可以说是一个简明版的《时间简史》,同时增加了《时间简史》出版后17年间的新成果和新发现。

《新时间简史》封面(图源:维基百科)

此外,霍金还曾选编过3部作品。2002年,他作为编者出版了《站在巨人肩头》(On the Shoulders of Giants)。霍金在书中汇编了哥白尼、伽利略、开普勒、牛顿和爱因斯坦这5位科学巨人的7篇物理学、天文学论文,为他们撰写了小传,还加入了自己的5篇文章。霍金以此来表明,自己只有在前人的基础上才有机会发现宇宙的秘密。

《站在巨人肩头》封面(图源:维基百科)

2005年,《上帝创造整数:改变历史的数学突破》(God Created the Integers: The Mathematical Breakthroughs That Changed History)出版,书名来自数学家利奥波德·克罗内克(Leopold Kronecker)的名言:“上帝创造了整数,剩下的都是人类的工作。”霍金在第一版中选取了2500年来的17位数学家的作品,时间跨度从欧几里得到图灵。在2007年出版的第二版中,他又增加了欧拉、高斯等4位数学家的作品。

《上帝创造整数》封面(图源:维基百科)

2011年,霍金汇编的另一本作品《梦想的材料:最令人震惊的量子物理学论文以及它们如何震撼科学世界》(The Dreams That Stuff Is Made of: The Most Astounding Papers of Quantum Physics and How They Shook the Scientific World)出版。这本书与《站在巨人肩头》类似,挑选了物理学大师的经典论文,只不过这一次正如书名提示的一样,霍金把目光集中在量子物理学家的作品,其中包括玻尔、普朗克、海森堡、薛定谔、奥本海默、费曼和玻恩。

《梦想的材料》封面(图源:维基百科)

终极问答

一年前霍金去世时,他的最后一部作品《十问:霍金沉思录》(Brief Answers To The Big Questions)尚未完成。在他去世后,他的家人和合作者共同完成了最后的版本并于2018年10月16日正式出版。诺贝尔物理学奖获得者基普·索恩(Kip Thorne)为霍金的这本遗作撰写了导语。

在这本书中,霍金尝试对以下十个重要问题进行回答:上帝存在吗?一切如何开始?宇宙中存在其他智慧生命吗?我们能预测未来吗?黑洞中是什么?时间旅行可能吗?我们能在地球上存活吗?我们应去太空殖民吗?人工智能会不会超过我们?我们如何塑造未来?

《十问:霍金沉思录》封面

人们一直想要得到大问题的答案。我们来自哪里?宇宙如何开始?它背后一切的意义和设计是什么?外太空有人吗?现在看起来,过去对创生的记叙不太相关且不太可信。它们已经被各种只能被称为迷信的东西所取代,诸如从“新纪元运动”到《星际迷航》。但真正的科学可能比科幻小说更奇特,也更令人满意。

我是一名科学家,还是一名对物理学、宇宙学、宇宙和人类未来极为着迷的科学家。父母培养我坚定的好奇心,和我父亲一样,我研究并试图回答科学向我们提出的许多问题。在我的脑海里,我一生都在宇宙中旅行。通过理论物理,我试图回答一些大问题。我曾经一度以为,自己会看到我们所知的物理学的终结,不过现在我认为,在我离开很久很久后,奇妙的发现还会持续产生。我们接近其中一些问题的答案,但我们还没有到达那里。

问题是,大多数人都认为真正的科学对他们而言太复杂、太难理解,但我认为并非如此。研究制约宇宙的基本定律需要大量的时间,而大多数人承担不起;如果所有的人都从事理论物理,世界很快就会停滞不前。但如果将其基本思想以清晰的方式,并且不用方程来呈现,大多数人是可以理解并欣赏的。我相信这是可能的,这也是我喜欢并毕生努力去做的事。

这是一个进行理论物理研究的黄金时代,生逢其时,何其有幸。在过去的50年里,我们的宇宙图景发生了很大的变化。如果我对此做出了贡献,我会很高兴。太空时代的伟大启示之一是它赋予人类有关我们自身的视野。当我们从太空回望地球,我们将人类自身视为一个整体。我们看到了统一,而不是分裂。就是这样的简单图景,它传递着撼人的信息:一个星球,一个人类。对我们全球社会面临的主要挑战,一些人要求即刻采取行动,我想发声附和他们。我希望这个事业继续前进,即使我不再在世上,有权力的人能表现出创造力、勇气和领导能力。让他们迎接可持续发展目标的挑战,并采取行动,不是出于自身利益,而是出于共同利益。我深知时间之珍贵。抓住时机,现在就采取行动。

——《十问:霍金沉思录》

在这本书中,霍金除了继续关注黑洞、时空和宇宙外,还以很大的篇幅论述了其他科学话题,包括基因编辑、人工智能和太空移民。从中我们可以看出,他之所以能成为最有影响力的科学家,正是与他对社会问题的关注以及对人类命运的终极关怀有很大的关系。相比于科技发展给人类未来带来的挑战,霍金在书中认为气候变化和核战争是对人类更加直接、可怕的威胁。

霍金生前还曾经出版过一本名为《我的简史》(My Brief History)的回忆录,他在书中对于自己的个人生活的各个阶段都进行了简要的记录。虽然其中的一些细节他在接受采访和一些文章中有过提及,市面上也可以看看林林总总的霍金传记,但作为唯一一本霍金自己完成的回忆录,这本书还是在还原霍金的生活与思想方面具有独特的价值。

《我的简史》封面(图源:维基百科)

此外,霍金还和自己的女儿露西·霍金创作过一套以“乔治”为主角的童书,分别是2007年出版的《乔治的宇宙秘密钥匙》(George's Secret Key to the Universe)、2009年出版的《乔治的宇宙寻宝记》(George's Cosmic Treasure Hunt)、2011年出版的《乔治和大爆炸》(George and the Big Bang)、2014年出版的《乔治和不可破解的密码》(George and the Unbreakable Code)以及2016年出版的《乔治和蓝月》(George and the Blue Moon)。

“乔治的宇宙”系列前三本封面(图源:京东)

霍金的很多作品都值得用不止一篇文章来介绍,因此本文用不长的篇幅梳理他的作品,充其量只能算是一个“霍金作品简史”(A Brief History of Hawking’s Works)。受制于身体的限制,霍金作品不多,不过在影像和声音之外,这些作品是霍金留给世界或者说留给学术界之外的大众的最好的遗产,也为我们在研究霍金的思想和人生时提供了一条连续的线索。

未必每一位读者都能完全理解霍金作品中的内容,许多内容对于专业人士都很晦涩。但是,每一位希望从中窥探宇宙秘密的读者,却都能体会到人类在求索的征程中付出的努力,理解人类可以理解宇宙这本身就是一个奇迹,感受一位与病魔斗争半个世纪的科学家的坚定和无畏。

今天是霍金逝世一周年,同时也是爱因斯坦诞辰140周年。霍金出生的日子正好是伽利略逝世300周年。霍金在剑桥大学担任卢卡斯数学教授长达30年,而牛顿也曾经担任过这一教职……

这些自然会让我们把霍金同牛顿、伽利略和爱因斯坦联系到一起。而在《时间简史》的最后部分,霍金正是用3篇短文分别介绍了爱因斯坦、伽利略和牛顿。可以说,科学的进步是站在巨人的肩膀上,霍金如此,霍金之后的科学家们也如此,而我们比霍金幸运的是,得以依靠的巨人又多了一位。

在电影《万物理论》中扮演霍金的演员埃迪·雷德梅恩(Eddie Redmayne)撰写了《十问:霍金沉思录》的前言,其中他引用了奥巴马的话,对霍金有这样的祝福:“我希望史蒂芬在灿烂的星空中玩得开心(having fun up there among the stars)”。回顾完霍金的作品,我们掩卷仰望星空,会看到这位“宇宙之王”的笑容的光芒。

附录:

霍金作品年表(包含著、合著及编,出版时间为英文版首次出版时间)

1973年 《时空的大尺度结构》(与乔治·埃利斯合著)

1988年 《时间简史》

1993年 《黑洞、婴儿宇宙及其他》

1996年 《时间简史(插图版)》

1996年 《时空的本质》(与罗杰·彭罗斯合著)

2001年 《果壳中的宇宙》

2002年 《站在巨人肩头》

2005年 《上帝创造整数》

2005年 《新时间简史》(与列纳德·蒙洛迪诺合著)

2010年 《大设计》(与列纳德·蒙洛迪诺合著)

2011年 《梦想的材料》

2013年 《我的简史》

2018年 《十问:霍金沉思录》

以及童书“乔治的宇宙”系列(与女儿露西·霍金合著)

2007年 《乔治的宇宙秘密钥匙》

2009年 《乔治的宇宙寻宝记》

2011年 《乔治和大爆炸》

2014年 《乔治和不可破解的密码》

2016年 《乔治和蓝月》

参考资料

[1] https://en.wikipedia.org/wiki/Stephen_Hawking

[2]史蒂芬·霍金. 时间简史. 长沙:湖南科学技术出版社,2007.

[3]史蒂芬·霍金. 果壳中的宇宙. 长沙:湖南科学技术出版社,2005.

[4]史蒂芬·霍金, 列纳德·蒙洛迪诺. 大设计. 长沙:湖南科学技术出版社,2011.

[5]史蒂芬·霍金. 我的简史. 长沙:湖南科学技术出版社,2014.

[6] Stephen Hawking. Brief Answers to the Big Questions. New York: Bantam Books, 2018.

[7] https://www.space.com/39987-stephen-hawking-best-books.html

[8] https://en.wikipedia.org/wiki/The_Large_Scale_Structure_of_Space-Time

[9] https://en.wikipedia.org/wiki/The_Nature_of_Space_and_Time

[10] https://en.wikipedia.org/wiki/Black_Holes_and_Baby_Universes_and_Other_Essays

[11] https://en.wikipedia.org/wiki/A_Briefer_History_of_Time_(Hawking_and_Mlodinow_book)

[12] https://en.wikipedia.org/wiki/On_the_Shoulders_of_Giants_(book)

[13] https://en.wikipedia.org/wiki/God_Created_the_Integers

[14] https://en.wikipedia.org/wiki/The_Dreams_That_Stuff_Is_Made_Of

[15] https://en.wikipedia.org/wiki/My_Brief_History