8. 劍橋的日子

8. 劍橋的日子

8.劍橋的日子

在中國人的心裏,提到劍橋,就會想到徐志摩,想到他的那首名詩《再別康橋》。《再別康橋》是徐志摩於1928年在劍橋學習的時候突發靈感而作,成為世代相傳的名篇,尤其是結尾的那四句詩:“悄悄地我走了,正如我悄悄地來;我揮一揮衣袖,不帶走一片雲彩。”

劍橋不僅有中國詩人在這裏流連忘返,也培養了很多的本土文學家,例如,拜倫、鄧恩,還有著名的浪漫詩人華茲華斯。曾經有位作家說過這樣的話:“站在巨人的肩膀上,你會飛得更高。”在名牌大學學習的學生,他們在事業上成功的係數當然要比普通大學的學生更高,所以,我套用那位作家的話,那就是:站在名校的肩膀上,你會飛得更高。

劍橋大學不只是培養了很多文學家,更是培養了很多著名的科學家,堪稱是科學家的搖籃。劍橋和牛津大學有一點與其他大學不同,它們是沒有圍牆的大學。劍橋大學剛剛建立的時候,學校里沒有宿舍,學生們都住在附近居民的家裏。彼得學院是劍橋大學建立的第一所學院,建立的時間是1284年。21世紀的劍橋大學建立了31個學院。劍橋大學最有名的就是那座數學橋,這座橋是中世紀建造的,整座橋竟然不用釘子固定,它能建造起來,運用的是力學原理。這座經歷了很多年代的老橋,終於在21世紀重新修建了,如今的數學橋,雖然在外觀上與當年的數學橋一模一樣,但是,卻不再是運用力學原理修建,而是用上了釘子。

劍橋大學的宿舍,因為是在不同世紀修建的,所以,風格各不相同:有哥德式的國王學院,建造時間是15世紀;有維多利亞時代建築風格的紐納姆學院,建造的時間是19世紀。走進劍橋大學,更像是在參觀建築博物館,尤其是英國的著名建築設計師克里斯托弗雷恩爵士設計並以他的名字命名的雷恩圖書館,更是讓人賞心悅目,被後代人稱為建築設計界的傑出作品。

筆者曾看過一部英國電影,它是根據霍金的傳奇故事拍攝的,那部電影叫《萬物理論》,開頭的場景就吸引了我:在古老的倫敦街頭,兩個年輕人騎着自行車狂奔,他們擁有美好的青春年華,笑容掛在臉上,是那樣燦爛,他們非常着急,原來是要去參加一個重要的聚會。

電影總歸是電影,電影拍攝的目的就是為了吸引觀眾。那麼,霍金當年在劍橋的日子究竟是什麼樣的?他是不是也會經常參加聚會?是不是也會在聚會上認識美麗可愛的女孩?

1962年10月,倫敦進入了秋天。在這個收穫的季節,霍金有了最大的收穫,那就是考上了劍橋大學的三一學院攻讀研究生。有些中國人對三一學院很陌生,但是,如果提到牛頓的名字,大家便不會陌生了,因為他有個傳奇故事是我們從小聽到大的:牛頓躺在蘋果樹下休息,這時候,一個蘋果從樹上掉下來,砸到了他,他由此發現了地心引力。

霍金離開牛津進入劍橋,雖然這兩所大學都是英國的名校,但是,劍橋的學風卻與牛津完全不同。劍橋大學與牛津大學不同,它分為學院制和導師制。導師制,就是導師可以挑選學生,學生主要靠自己學習。學院制的最大特色是個別輔導,學院給學生們安排了兩個老師,一個老師被稱為指導老師,另一位老師被稱為主任教師。

霍金更開心的是,他終於可以跟隨英國最著名的天文學家弗雷德霍伊爾做天文研究了,當年,弗雷德在天文學領域主要倡導的是穩態理論。不過,當霍金真正做了劍橋的研究生后,苦惱接踵而至:第一個苦惱是,他喜歡的宇宙學是不被承認的;第二個苦惱是,由於弗雷德的學生已經很多了,霍金的老師變成了丹尼斯西阿瑪。

但後來霍金髮現,霍伊爾常常要外出講課,他根本沒有太多的時間關注他的學生。相反,西阿瑪不外出,主要的精力都用在學生身上,在教室里,他會站在霍金的身邊,只要霍金在學習方面有問題,可以隨時隨地地交流。剛開始學習的時候,霍金對西阿瑪的很多思想都是持反對態度的,其中就包括馬赫原理。霍金對馬赫原理的解釋,他說:“關於馬赫原理,即物體的慣性應歸因於宇宙中所有其他物體的影響的思想。”

當年,在霍金剛剛開始研究的時候,最激動人心的兩個領域就是宇宙學和基本粒子物理學。與宇宙學相比,由於很多優秀學者的加入,基本粒子物理學正進行着快速的發展;讓人遺憾的是,20世紀60年代的宇宙學與廣義相對論研究的進展程度與三十年前相比,沒有多大的進步,幾乎就是停步不前。為什麼三十年過去了,宇宙學毫無進展呢?曾經獲得過諾貝爾獎的物理學家理查德費恩曼在參加1962年在華沙舉行的廣義相對論和引力會議后,給妻子寫了一封信,在信中,他對妻子抱怨道:“我從會議一無所獲。因為沒有實驗,這個領域不活躍,所以很少最優秀的人在此耕耘。其結果是這裏有126名傻瓜,而這對我的血壓很不利……請提醒我不要再參加任何引力會議!”

在任何一個領域,如果一直停滯不前的話,那會是相當可怕的一件事情。更讓人擔憂的是,越是停滯不前的學科,就越是容易成為冷門,而越是冷門的學科,越沒有人願意去研究,即使有一些人去研究,那也只是一些平庸的人。正是因為沒有人願意去研究,所以,這個學科停滯太久以後,也就會出現傑出的人才。若干年以後,斯蒂芬霍金出現了,他帶給宇宙學領域璀璨的光芒。

對於天體物理學的專業知識,霍金在《我的簡史》中回憶道:“在開始做研究時,我對此一無所知。但是我覺得那時研究基本粒子太像搞植物學了。量子電動力學——制約化學和原子結構的光和電子的理論在四五十年代就完成了。現在,注意力已轉移到原子核中的粒子之間的弱核力和強核力,但類似的場論似乎無法解釋它們。的確,特別是劍橋學派認為,不存在什麼根本的場論。”

霍金記得,當年在劍橋的時候,弱核力的統一場論的第一次嘗試被專家們瞧不起的場景。霍金在後來回憶說:“我很慶幸自己沒開始做基本粒子的研究。如果那樣的話,我沒有任何研究成果可以存活。”

在一般讀者的眼裏,尤其是在不熟悉天體物理學的讀者眼裏,這些東西都是很枯燥的,我也是畢業於文科,在我們文科生的眼裏,這些研究宇宙天體的物理學家都是高端大氣上檔次的專家,是神秘而神奇的。

霍金在劍橋讀研究生的那些年,日復一日,年復一年,研究着宇宙學和引力,他就像一個孩子,從不成熟慢慢地走向了成熟。霍金預測:宇宙學未來的發展空間將是廣闊的。但是,此時一個困難擺在霍金的面前,那就是,廣義相對論被認為是不能解決的難題。廣義相對論最早是由愛因斯坦提出來的觀點;華沙會議結束后,廣義相對論開始走向復興,當時著名的物理學家費恩曼卻沒有看出來,這也許就是任何人都有他的視野局限性,而這種局限性有時候真的能變成精神的蠶繭,束縛住人的思想。

很快,在世界的某些國家,廣義相對論研究中心建成了,宇宙學領域吸引了很多年輕人的目光。對霍金來說,有兩個中心相當重要,一個中心位於德國漢堡,領導者是帕斯誇爾約當。霍金從沒到德國漢堡訪問過,那裏的專家寫了很多篇論文都得到霍金的讚賞,按照現在的網絡流行語的說法,就是霍金會給這些論文點贊。

由於霍金中學和大學期間,在物理課程中從沒有做過數學題,他的導師西阿瑪給他提了一個建議,建議他把精力和時間都用在研究天體物理方面。那時候,霍金的想法很簡單,他想,來到劍橋后,在天體物理學方面不能師從霍伊爾,那他就不想再研究這種既沒有想像力又枯燥的專業,比如法拉第旋轉之類的課題。既然他選擇了宇宙學,那就是他畢生要研究的主攻方向。

翻開《我的簡史》,霍金在第52頁上又以精鍊的語言對他在劍橋大學學習的那段時間做了簡要的敘述:“因為我在聖奧爾本斯或在牛津的非常容易的物理課程中沒做多少數學,西阿瑪建議我研究天體物理。但是既然我未有機會師從霍伊爾作研究,我也就不想研究某種枯燥和缺乏想像力的東西,諸如法拉第旋轉。我既然來到劍橋研究宇宙學,那麼宇宙學就是我決心要研究的。於是我讀了廣義相對論的老教科書,每周都和西阿瑪的其他三名學生前往倫敦的國王學院聽課。我對詞句和方程都明白,但我對這個學科沒有感覺。”

霍金有了目標和方向後,開始行動了。他開始閱讀廣義相對論的教科書,這種理論,只能從古老的教科書中才能找到。每周,霍金都要拿出時間和另外三名學生去倫敦聽課,地址在國王學院。每次聽課,霍金都有個感覺,後來在自傳里寫道:“我對詞句和方程都明白,但我對這個學科沒有感覺。”

在劍橋讀研究生的這段時間,霍金的導師西阿瑪曾引導他去研究惠勒—費恩曼電動力學。這種理論用霍金的原話來說,就是“該理論是說電和磁是時間對稱的”。在自傳里,為了能讓普通的讀者明白這個理論,他舉了一個例子:“當一個人開燈時,正是宇宙中其他所有物質的影響使光波從燈泡往外行進,而非從無限遠到達並終結於燈泡。”

在劍橋的日子裏,霍金整天關心的都是他的研究,在穩態宇宙的探討中,日子平靜地過去了一天又一天。攻讀研究生的那段時光,對於霍金來說,每天的時間都是寶貴的,他搞清楚了很多以前從沒明白的問題,比如怎樣解釋時間之箭以及為何我們記住過去而不是記住將來的原因。

1963年,關於惠勒—費恩曼電動力學和時間之箭的會議在康奈爾大學舉行,在會上,很多與會者講了很多廢話,那些廢話都是圍繞着時間之箭展開的,這讓費恩曼很反感,他做出了一個出乎大家意料的舉動——拒絕把自己的名字印在會議文集上面。不過,與會者都稱呼費恩曼為X先生,雖然沒有明確說出來,但每個人的心裏都清楚,那個X先生指的就是費恩曼。

很快,霍金就知道了一件事情:霍伊爾和納里卡已經把惠勒—費恩曼電動力學研究明白了,他們繼續去研究新的引力論,那是關於時間對稱的。霍伊爾第一次公開這個理論的時間是在1964年,地點是在皇家學會的會議上。這次會議是一次演講會,有專家向霍金提出問題,他的回答是:“在穩態宇宙中,所有物質的影響會使它的質量無限大。”

這時候,霍伊爾問霍金:“你為什麼這麼講?”

霍金自信地對霍伊爾說:“我計算過它。”

霍金回答完畢,在場的所有人都認為,霍金是在演講期間把心算做完的。其實,霍金根本沒有那樣做,真實的情況是:霍金和納里卡使用一間辦公室,在辦公室里,霍金早就看到了論文草稿,所以,在沒有去開會以前,霍金就已經做出了準確的計算。

霍伊爾被激怒了,他一心想要創建屬於他自己的研究所,現在計劃可能被霍金打亂,他失去了理智。霍金在他的自傳里,談到霍伊爾的時候,他這樣寫道:“霍伊爾非常憤怒。他正想建立他自己的研究所,並且威脅說如果他得不到錢,就參與往美國的大腦流失潮。他以為有人煽動我去破壞他的計劃。”會議結束之後,他終於成立了屬於他的研究所。後來,他並沒有繼續討厭霍金,而是給了他一份工作。這樣看來,霍伊爾並不是真正討厭霍金,如果一個人真的厭惡另外一個人,那是絕對不會給他一個工作機會的。

就在霍金忙於研究宇宙學的時候,一件想不到的事情發生了,這件事情差點摧毀了他。

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與萬物對話:霍金傳

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