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霍金用一顆明亮的心在黑洞來去自如

發文時間: 2019/03/07   文 / 呂學錦台北 瀏覽數 / 48,700+

請回憶一下,自己在什麼時候第一次接觸有關宇宙的常識,好奇地提出什麼問題?

十九世紀末,一位十六歲的少年心裡想著,如果乘光而去,我看到的世界會是什麼模樣?少年自己回答這個問題,愛因斯坦在1905發表狹義相對論,十年後他更進一步發表廣義相對論。

約莫四十年後,一位中學生跟好朋友討論最多的是關於宇宙的起源,這是他的夢想的起點。有夢最美。十年後夢想成真,1965年23歲的霍金和潘若斯證明宇宙必須有個起點。霍金如是說:「如果愛因斯坦的廣義相對論是正確的,那麼宇宙就必須有個起點,⋯」*

(* 本文中引號內的內容皆引用《霍金大見解》之文句;除非另有註明出處。)

「這個起點是整個宇宙內所有的東西全部擠在一起,是一個密度無限大的時空奇異點。」這一點真的不可思議,「愛因斯坦的廣義相對論,在這一點上派不上用埸。因此,沒有人可以用廣義相對論來預測宇宙創生的過程。看起來,宇宙的起源的確是超出了科學的視野。」

宇宙誕生自一個奇異點,亦即大霹靂,或稱大暴脹,先得到宇宙微波背景輻射觀測資料的佐證;至於「對於暴脹期的理解,其中包含了所有重要的密度漲落,也就是日後銀河系與我們之所以存在的成因。這個最終的答案,是我與幾位科學家一起得出的結論。十年之後,COBE(宇宙背景探測者)衛星才於1993年,觀測到微波天空的漲落分布。這回,理論的預測領先了實驗的觀測。」

霍金告訴我們星系與恆星如何自暴脹過程中,因為宇宙在有些區域的密度略高於其他區域,而產生重力吸引,減緩了該區域的擴張,最終導致崩陷而形成。

雖然筆者非物理學家,讀到霍金如此解說,似乎懂了眾星形成的原委。對照於《楞嚴經》富樓那問訊「⋯清淨本然,云何忽生,山河大地,諸有為相,次第遷流,⋯」釋迦牟尼佛回答的精闢內容,只能說自己秉性愚鈍,以致於未能體解真實義!感謝霍金為佛言註釋。

如此超凡的宇宙洞見和分析能力,究竟是怎麼回事?為《霍金大見解》寫開場白的索恩,在《史蒂芬.霍金》傳記中告訴我們「他發展出非常少見的能力,能熟練操作種種心像,好比物體,曲線,表面和形狀,而且不只採用三個維度,還在時空四維中運作。」最經典的事例是『「1970年11月某晚,我一邊準備就寢,一邊開始思索黑洞。由於我有身障問題,這個過程也就相當緩慢,因此我有很多時間。」就在這段時間內,霍金在腦中產生他事業生涯最重要的發現之一,而且那時他已經躺在床上。⋯』(傳記中著名的床邊故事)。

黑洞,霍金的掌上明珠。如果黑洞是孫悟空,那麼霍金就是如來佛。「有一天,霍金的心裡出現一個非常激進的想法:在黑洞停止自旋之後,它仍然能發射出粒子。黑洞可以輻射。」他很幽默地說,黑洞是熱的。多熱? 0.00000006K絕對溫度,是霍金計算黑洞的溫度,稱為霍金溫度。霍金輻射和霍金溫度「這兩個觀念讓我們瞭解到廣義相對論(黑洞),熱力學(溫度與輻射的物理),與量子物理(粒子如何無中生有的過程)之間的深沈連結。例如,透過這三門物理學,霍金證明黑洞具有熵。⋯推論出:黑洞的熵值正比於黑洞的表面積。」

一顆明亮的心,把黑洞搞的清楚明白!他的心靈自如來去黑洞!

霍金很謙卑地說,「我覺得自己很榮幸可以發現它。」

這本書充滿了如此這般的智慧,處處揚溢著自信與樂觀,絲毫嗅不到任何身障的味道。他的宏觀遍及宇宙,他的微觀細至普朗克長度(1.616199x10-35公尺)。他思考解決人類永續生存問題的計畫,需時長達數百年!

大哉問? 我們得學習霍金面對它、處理它的自信與勇氣;當然,還要有他的智慧。

霍金大見解》一書,史蒂芬金.霍金著,2019天下文化出版。