【閱讀心得書摘】時空行者:史蒂芬.霍金

本篇是我閱讀【時空行者:史蒂芬.霍金】的書評和所思所想:感謝「中華科幻學會」贈書邀稿,讓我可以在諾貝爾物理獎頒給黑洞領域的時刻,重新閱讀和思考史蒂芬霍金的人生和學術貢獻.霍金身為當代極少數做出偉大學術貢獻並且有大眾知名度深受喜愛的物理學家,實在有太多可以寫的故事.若大家喜歡本文歡迎分享、留言、拍手讚賞、甚至捐款XD


本書是雷納這位「新時間簡史」、「大設計」共同作者所撰寫的老友回憶錄,裡面雖有科普內容但絕非科普書、會介紹霍金的生平但不是傳記作品,就是雷納透過自己的人生經驗記錄自己和這位好友十幾年交情的點點滴滴.在其中我們會透過雷納的視角看到霍金的人格魅力、學術成就、感情世界:從聰慧研究生變成卓越物理學家最後成為我們時代的科學巨星.霍金人物形象在書中透過各種雋永對話和幽默深刻小故事顯得立體,即使身體缺陷讓他與外界的溝通方式受限卻似乎沒有阻礙大家認識這個偉大的心靈.
開始進入內文書評之前,先來談談自己對於「時空行者」書名的看法.個人是非常欣賞如此精妙的命名,時空行者既可以是說霍金在時空中遨遊、也可以說他是研習並開拓時空理論的大師,同時代表霍金即使身體完全被禁錮在極為局限的軀殼內難以與外界溝通,他神智仍舊能夠自由徜徉於時空(理論)中.

首章雷納來形容自己首次在劍橋拜訪霍金就像是造訪霍格華茲,如果牛頓基於「最後的巫師」這位身為「盧卡斯教席」,就像是難以接觸的孤僻法師(基本上人格有問題);那霍金就彷彿透過這教席的連結成為幽默機智、深受歡迎的當代大法師.我認為說巫師是科學家的祖先非常合理:如何觀察世界、問問題並提出解釋、最終影響和操作環境.在這樣的閱讀氛圍下看雷納拜訪霍金商討「大設計」一書的撰寫細節就十分有趣味,畢竟以理論物理學前沿為基礎世界觀就像對世人認知施放咒語XD 同時在本書首章我們就會看到貫穿全書的兩個霍金意象:豐富的臉部表情來與外界溝通(揚起眉毛表示同意、驚人鬼臉表示反對);並且周圍總是有眾多照護人員陪伴(霍金他當然無法做到抬頭、擦汗等常人不經意就能做到的動作).

研究生霍金

接下來本書開始將時間拉回描繪霍金在年輕時期的昔日,他如何從喜愛冒險的常人發病成為漸凍人(其年輕時開車的魯莽實在是每次閱讀都讓我印象深刻、當然本書此刻談霍金由康河也是如此),在面對苦難身體機能逐漸衰敗、隨時可能死亡的情況下:認真覺察生活、深刻思考、讓心智綻放.在往昔的研究生歲月裡,霍金也結識了他人生中第一任妻子珍,人生偶然的邂逅摯愛後開啟長達數十年的家庭生活和三個子女、不過最後仍舊因為不可調和的矛盾而分開.當然除了感情生活外,研究生最重要的事情是選擇導師和研究課題.在此霍金是塞翁失馬焉知非福,非常幸運沒有加入當時著名的天文學家霍伊爾門下,霍伊爾雖然對恆星重元素生成有重大貢獻、不過是恆穩態理論的支持者(日後穩態理論成為歷史遺跡):而對於以研究宇宙大尺度結構為己任的霍金來說,那基本上是條不歸路,學徒如果想蓋的房子和老師傅不同調那會非常痛苦,而霍金日後也在博士論文中批評了穩態理論,不過霍金當然不是依靠批評穩態成為傑出物理學家、而是透過他和Penrose 合作回答了非常基本深邃的問題:宇宙是如何開始的?

二十世紀認知革命:宇宙學

身為從小就喜歡閱讀物理史和科普讀物的人,我一直認為二十世紀真正對人類認知造成革命衝擊的物理理論無庸置疑是宇宙學:其始於相對論、成長於哈伯紅移、完備於大霹靂理論,宇宙學對人類認知的衝擊是本質上的.相較起來,量子力學革命比較像是體現了我們知道「我們不知道」,或許二十一世紀量子計算真的成功融合計算機科學和量子物理來改變人們的認知,不過在能夠產生和演化論、宇宙學同等的爭議之前大概是時候未到.簡單的說,霍金在證明在廣義相對論框架中宇宙初始有奇異點(2020諾貝爾獎得主Penrose証明黑洞內有奇異點啟發了霍金)改變了我們對於世界的認知,「宇宙既非循環、也非永恆」實在是使人震懾的智力成果.

大設計:哲學已死

霍金希望在「大設計」中提供給理論物理學家新哲學,不過宣稱哲學已死當然引來了一些風波.這段過程中雷納記載霍金反覆討論措辭細節,霍金的執拗固執堅持在此處(第五章)表露無遺,這章也順勢引出了1985年霍金氣切的事件,來說明和每分鐘只能寫6個字的霍金互動會讓人思考更多、更深刻再開口.我認為模型實在論很符合哲學(自然哲學)的演進方向:從探討存在的本體論、變成探討客觀的知識論、最後演變成探討預言解釋能力的科學哲學.若預言能力相同則不同繪景就同樣客觀,並提供不同洞見(薛丁格/海森堡繪景,以及不同的量子力學詮釋).這張在討論客觀和哲學等議題的同時,又娓娓道來了霍金對於維他命有偏執甚至成癮的狂熱,道出了他身為人的矛盾.

霍金輻射:黑洞會發光?!

本書第六七章精簡的介紹了霍金在黑洞力學定律的貢獻,包含貝肯斯坦拿黑洞力學定律來類比熱力學,黑洞面積必增加且兩黑洞融合面積也相加、與熱力學第二定律類似,最初霍金怒不可遏的反對:如果黑洞有熵的話就會發光,而這實在是難以想像.最終霍金卻嚴謹推導出黑洞確實會發光-即我們現在所熟知的霍金輻射,成為結合量子力學和廣義相對論的重要里程碑.這裡我有覺得有個物理史上的巧合,二十世紀初最反對光量子存在的大學者是後來被稱為量子教父(哥本哈根學派領頭)的波爾,他直到量子力學誕生的前夜都還在反駁光具有粒子性,最後改變看法後卻成為支持量子力學和愛因斯坦論戰數十年的宗師.或許對理論有愛有恨的同時、思想靈活不畏懼換邊站乃物理大師還年輕思維活躍的特徵.當然話說回來,物理學家在面對非主流觀點時候的反應在書中被冠以「殘忍」,哪怕是當時在廣義相對論領域已初具名氣的霍金要推廣黑洞發光仍舊是受到反對和無視,眾人當然是先想到黑洞無毛只有「質量、自旋、和電量」,哪來的自由度具有熵甚至發光呢?本章同時強調物理學家霍金因為主觀時間所剩無幾、加諸身體受限,產生了圖像式思考、善用近似解、加上超乎常人的專注力等特別思維方式,賦予其莫大的力量.

「無邊際宇宙」與「大家庭」

霍金一生覺得自己最大的貢獻是創造「無邊際宇宙學」,在物理學中通常是給予定律和初始條件可以計算各種不同系統的運動和演化(在量子力學是波函數,霍金在此是思考宇宙波函數),在標準的大霹靂宇宙學中也不例外:我們需要一個起始條件.不過霍金提出虛時間的概念讓時間空間化:T=0就像是北極點一樣只是在座標上有特殊意義、本質上沒有任何反常之處,宇宙或許無始無終.霍金的1980年代除了提出「無邊際宇宙」外,他的感情生活也發生了遽變,長時間的日常消磨和缺乏肢體激情互動讓霍金和珍的感情從「愛人與被愛者」走向「照顧者與嬰兒」後,珍最後找到了新的情人喬納森(教堂合唱團團長),不過同時霍金的看護伊蓮走入了他的生命,兩人從「照顧者與嬰兒」邁入「愛人與被愛者」.這段非單偶制的對稱關係並沒有穩定持續,霍金最後於1990年從住處搬出、並在1995年與一連結婚(在與珍離婚後).可惜這世界並沒那麼容易獲得美好結局,霍金與伊蓮的婚姻在持續11年後於2006年結束,可能是與霍金建立親密關係很容易會喪失自我讓人沮喪(需要人照顧和強大的名人媒體光環),面對霍金會許就像是欣賞黑洞:保持距離觀察壯麗的吸積盤、但是別靠得太近越過黑洞視界.同時非說不可的是霍金兩任老婆都有非常虔誠的宗教信仰,霍金則連自然神論都不是、為非常接近道金斯的無神論立場,所以很有可能也對其感情生活產生影響,不過霍金是用情至深重視感情的人,雷納曾在霍金面前形容他「物理就是生命」,霍金則做鬼臉回應「愛才是生命」,真是個性情中人:)

「時間簡史」與「大設計」

本書的最後兩章提供了不少關於雷納與霍金寫作出版的小故事,包含:時間簡史如何陰錯陽差的沒有被劍橋出版這個學術出版社出版,而是被班坦出版社出版;以及在大設計的簽約完成後要求追加兩倍預付版稅的蠻應要求等LOL 當然時間簡史在1990年代的重要性除了讓霍金蓋了棟與伊蓮同住的新房外,也終於讓他成為家喻戶曉的當代搖滾科學巨星.在充滿家庭議題和科普推廣的90年代霍金身為物理學家產量並不高,但是他仍舊為21世紀投下了一朵烏雲:黑洞資訊遺失悖論.黑洞會吞噬萬物又釋放出看似沒有攜帶資訊的熱輻射,那是否代表宇宙的資訊會不守恆呢(這影響到了量子力學的根基)?當時霍金是打賭認為「黑洞確實會讓資訊消失」(廣義相對論專家較支持霍金、而粒子物理學家較反對),即使後來他承認自己賭輸了,不過這至今仍是基礎物理學界的一大問題,即使主流意見認為資訊不會消失,但是如何逃離黑洞則是仍在研究的課題.

曾經的親密中歸平淡與霍金的最愛

雷納在寫完大設計和霍金開慶功宴喝酒的晚上感受到了強大的哀傷,那完稿的喜悅不過瞬間而已.他與霍金奮鬥的光陰已經過去、雖說是親密並肩的戰友,最終時光會讓一切回歸平淡.同時在最後的篇幅中雷納也勾勒了霍金第三段感情「與看護戴安娜的戀情」,不過這次因為家人霍金僅僅求婚、兩人並未完婚.

尾聲故事:雷納在與霍金最後碰面的機會中,問了他一生中的最愛是什麼?不是他職業生涯中的發現、成就或創造,霍金說是「我的孩子們」.

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