听霍金聊黑洞、统一场论与玛丽莲·梦露（上帝黑洞）

霍金（1942年1月8日至2018年3月14日）

听霍金聊黑洞、统一场论与玛丽莲·梦露

［美］Gregory Benford 著

刘博洋许卓然译

本文写作于2005年。作者格里高利·本福德，科幻作家、物理学家、天文学家，加州大学河滨分校物理学教授，当代科学家中能够将科幻小说写得很好的作者之一，也是当今时代最优秀的硬科幻作家之一。星云奖得主。

跟往常一样，斯蒂芬·霍金看起来气色又稍微差了些。他罹患渐冻症二十多年，仍然紧紧扼住命运的喉咙，这已经是个奇迹了。每次见到他，我都认为这将是最后一次见面，毕竟这条细细的生命线不可能一直维系下去。

2005年，霍金已经六十三岁了。在他辉煌的科学生涯里，他解决了大量黑洞物理的基础命题，其中就包括那项最令人震惊的预测：黑洞不完全是黑的。相反，如果有一个跟一座山差不多质量的黑洞，它就会辐射出各种粒子，而小一点的黑洞则会在辐射中逐渐消失。这是天文学家试图寻找但尚无所获的一种现象。

霍金于1988年出版的《时间简史》取得了巨大成功，令他一举成为略有点奇怪的文化偶像。他也想知道，那么多在脱口秀中提起这本书的小明星和摇滚歌手，究竟有几个真正读过这本书。

他决定在另一本著作《果壳中的宇宙》里改善作品的可读性。他在书中穿*海量生动的插图，以帮助读者理解诸如超弦理论和时间本质之类的复杂概念。其中的诀窍就是把公式翻译成普通人能看懂的语言，不过这绝非易事，幸亏插图发挥了巨大作用——尽管那些正统学究强烈谴责，认为这些插图有过度简化之嫌，但在我看来，只要这些方法可以帮读者跃过艰深难懂的学术深渊，那就是好方法。

我走进霍金位于牛津大学的办公室时，他的工作人员对我很警惕，甚至怀疑我是个自创了一套宇宙理论的民科。幸好我提前打过电话，他的秘书也因为在过去这些年里见过我很多次，所以很快认出我来了（我是一名天体物理学家，早在上世纪70年代就认识霍金了。）这间办公室还是跟从前一样，霍金佝偻的身躯蜷缩在电动轮椅上，他正向外张望，厚厚的眼镜片让他的眼神显得有些呆滞。但他只要开口说话，就能让人感到一股如洪钟大吕般鼓舞人心的强大精神。

在很多年前，霍金因为一场紧急的气管切开术失去了声带。他那扭曲孱弱的双手连一支笔都握不住了。术后那段时间，他跟这个世界是完全割裂开的，仿佛跌入了他一心研究的黑洞，他的所思所想，想对外界表达的一切都像被黑洞吞噬的信号那样，因引力而红移，而减速，在死寂中等待被遗忘。

所幸硅谷的一家公司从天而降。工程师们为霍金量身定制了一款便于操作的软件和一只特殊的键盘。现在，他那枯槁的双手可以在键盘上灵活地移动了。软件便捷灵敏，能让他很迅速地拼出句子。我看着他在悬挂于轮椅前方的液晶显示屏上飞快地移动光标，选择着常用词。硅谷的那帮哥们儿现在已经开始量产这一伟大的发明，服务于全世界正在承受类似病患的人们。

“请不要介意我的美式口音。”安装在轮椅后面的扬声器带着加州腔调说。他只敲了两下键盘就完成了这一整句话。

虽然之前也曾来过他这里，但是看着眼前的场景，我还是被深深触动了：一个饱受身体衰竭和病痛折磨的男人，竟然在墙上贴了好几张巨幅海报，上面都是同一个跟他有着天壤之别的形象——玛丽莲·梦露。我问起她，霍金立即用一只手在键盘上敲出语音：“是啊，她棒极了，像宇宙一样棒。我有想过在新书里放一张她的照片，就作为一种天体的插图。”我则评论道，对我来说，这书就像是法国印象派画家在描摹一只奶牛的光影瞬间，他们绝不会想要呈现一只真真切切、臭烘烘的牲畜的。惊鸿一瞥抵得过万语千言。接着，霍金换了话题，开始聊起目前物理界关于宇宙起源，也就是大爆炸之后那个瞬间的热门话题。

霍金的彬彬有礼让我很不安。我很清楚他平时有多忙，而我，只是路过顺便来聊聊的。

“有那么些年，我跟罗杰·彭罗斯的早期工作对科学似乎是场灾难。”霍金说。

“我们证明了，如果爱因斯坦的广义相对论是正确的话，那么宇宙必然发端于奇点。而这就意味着，科学无法准确描述宇宙是如何起源的，因为物理法则会在密度无穷大的奇点处失效。”的确，数学无法处理这些趋向于无穷大的物理量。实际上，二十世纪的物理学有不少工作是在试图规避无穷，因为那会给粒子物理和宇宙学带来无法处理的麻烦。点粒子（一种抽象的粒子模型，可以有质量，但是没有体积）的设定倒是能够暂时解围，但终究会带来大麻烦。

我记得，自己曾在国王学院的一次晚会上问过霍金这个问题的数学解决方案。他说，这跟基础量子力学里的一些方法有点类似，他正在努力把这些方法运用到目前这个超现实的领域。

“现在看来，利用虚时间[为了对应时间起点（大爆炸）而定义的一个概念。宇宙的起点如果源自大爆炸，那在此之前的时间将无法定义。霍金借助数学里的虚数概念，提出了一个与我们能感知的时间（实时间）方向相垂直的虚时间，从而让大爆炸之前的时间也可以指向]的概念，我们确实可以确定宇宙是如何起源的了。”霍金说。我们就此进行了一番探讨。霍金运用了一个数学技巧，把方程中的时间替换成了虚时间，这就改变了方程式的本质，从而让他能够从微观的量子世界借用一些概念。新的方程式有一种隧穿效应，让宇宙在大爆炸之前，可以有多种不同的途径来穿越奇点。有了虚时间的概念，我们就可以计算出，宇宙经过某个特定隧穿路径进入到我们所谓时间发端之后的早期宇宙的概率。

“当然，你是可以这么解释这些方程，”我争论道，“但这只是一种数学技巧啊，不是吗？”

霍金说：“没错，但大概是一个精致的技巧。”

“但我们并没有真正地深入理解时间，”我回答，“把实时间换成虚时间并没多大意义。”

“虚时间是一个新的维度，与实时间垂直，”霍金解释说，“沿着这条轴线，如果宇宙满足‘无界’条件，我们就能展开计算了。这个“无界”的意思是宇宙在虚时间方向上没有奇点或者边界。在‘无界’条件下，虚时间没有起点或终点，就像地球表面的路径没有起点或终点一样。”

“如果这条路径能围着地球绕一圈的话。”我补充道，“但是当然了，我们并不能确知虚时间没有边界。”

“我的直觉告诉我，在那个特别的坐标轴上是没有什么边界的，所以我们可以展开计算。”

“这只是你的感觉罢了，而这正是问题所在，不是吗？虚时间只是一个数学上便利的概念而已。”我有点恼火，耸耸肩。冷酷完美的数学世界和真实的物理世界之间总是隔着巨大的鸿沟。在物理研究方面，这种冲突太常见了。“虚时间跟我们所感知到的时间——逝者如斯，生老病死——毫无关系。”

“没错。我们的思想是在实时间中运行的，时间随着大爆炸开始，也将会随着大坍缩终结，虽然根据目前观测到的加速膨胀数据，大坍缩不太可能会出现，但意识总归会在奇点处终结。”

“这可算不上什么安慰。”我说。他笑了笑，“是不算，但是我喜欢‘无界’条件。它似乎意味着宇宙在实时间的一端处于高度有序状态，而在另一端则处于无序状态，且这种无序会沿着时间轴的另一个方向增加——我们将其定义为时间向前的方向。当我们在脑中记住什么事情的时候，宇宙的无序度便又增长了一点。这就解释了为什么我们只能记住我们称之为‘过去’发生的事情，而不能记住未来的事情。”

“那你还记得自己在1980年关于终极理论的预言吗？”我反问他。

“当时我说，我们可能会在二十世纪末形成完整的大统一理论（又称终极理论、万物理论，即用一个理论来解释宇宙间万物的运动规律，统一宏观世界和微观世界，统一宇宙间的各种基本粒子和四种基本的力。大统一理论是科学家们的终极梦想）。”霍金的语音合成器发出一阵干笑,“好吧，我承认自己错了。在那时，大统一理论的最佳候选人似乎是N=8超引力理论（超引力是一类将广义相对论进行超对称化的理论模型。在一种超引力理论中有8种引力量子，因此人们称之为N=8超引力理论）。但现在看来，这个理论可能近似于一种更加基本的超弦理论。我之前过分乐观了，以为我们能在二十世纪末解决这个问题。不过直到现在，我仍然相信在接下来二十年里我们有一半胜算能得到完整的大统一理论。”

“我经常怀疑，当我们看向更小的尺度时，物质结构永远不会有终点——相应的物理学理论也是。”我提起这样的观点。

“也有可能世界上根本就没有终极物理理论，我们只是在不断地发现新的物质结构层级罢了。不过，似乎我们研究得越来越微观，物理学理论就变得越来越简单、越来越统一。而普朗克尺度是一个终极尺度，小于这个尺度，时空将无法被定义。所以我想，物质结构的层级还会是有极限的，只要我们足够聪明，总会找到一个大统一理论。”

“那你觉得我们足够聪明吗？”我问。

他又笑了，“这你得从别处找找信心了。”

“我有点跟不上目前超弦领域的研究节奏。”数学物理学就像音乐，只有年轻热烈的灵魂方能理解和驾驭，好比神童莫扎特这种人。

“我也只是在努力跟上。”他谦虚地说。我们又开始讨论最近的一些研究，关于“婴儿宇宙”，也就是时空泡沫。对于人类这种宏观生物而言，时空就像在远洋邮轮上一眼望见的大海，风平浪静，静谧浩淼。可一旦你凑近看，则是波浪汹涌，气泡翻腾。在极小的尺度上，时空中虚虚实实的涨落可以随机产生——凭空出现，再无声消散。

粒子物理中还有一些鲜为人知的结论称，在某些罕见但无法避免的情况下，这些泡沫可以发展为一个成熟的宇宙。

在大爆炸之后的那个瞬间，这样的情况可能在一瞬间发生过很多次。实际上，我们这个宇宙的某些性质，可能正是由那个极短瞬间中喷薄而出的时空泡沫所决定的。而研究这种可能性，则要用到“虫洞微积分”理论，也就是从无穷多可能出现的泡沫（以及连接它们的虫洞）当中进行采样分析。

霍金和一些科学家在数学上把这些泡沫做了个平均，把它的物理性质校正了一下，想要判断出，像我们所处的这样一个相当温和且平静的宇宙，是否是早期湍动发展的必然结果。这件宇宙公案没有陪审团，而且可能永远没有——这些计算太复杂了，而且更多是基于直觉，并非事实。而要断定他们是否给出了任何有意义的预言，就见仁见智了。这不禁让人想起王尔德的名言：“对于重大事宜，形式总是比内容重要。”

退一万步讲，就算关于宇宙最初那一瞬的假设是正确的，宇宙的样子很大程度上还要取决于那些时空泡沫的能量。把这些泡沫吹起来的能量将会受到一种负能量的制衡，这来自于泡沫里面的物质之间的引力。如果向外的压力刚好和向内的引力（其实也是一种压力）相平衡，你就会得到一个蛮像我们宇宙的宇宙：比较温和，没有极端的时空曲率——天文学家称之为“平坦”。在我们的宇宙中，至少对于太阳系这么微小的尺度来说，还真是挺平坦的，对于银河系这么大的尺度也仍然如此。实际上，一直到遥远宇宙中我们可以观测到的极限，我们的宇宙都仍然保持着平坦。

这些泡沫直到现在都在不断形成，也就是说，你的客厅里随时有可能冒出一整个完全独立的时空。它起初会无穷小，然后膨胀成一个西瓜大，但是你的双眼看不见——出于一些基本的物理原因，你肯定是啥也看不见的。

“它们当然不会在空间里出现，”霍金说，“去追究它们会在空间里哪个位置出现是没有意义的。”它们并不占据我们这个宇宙的空间，而是会形成它们自己的宇宙，再往那些此前并不存在的空间膨胀扩张开去。

“它们在我们这个宇宙中产生之后，就跟我们的宇宙断了联系，”我问霍金，“没有遗骸，也没有痕迹？”

“我不认为会有。”

“就像一个从不给家里写信的不肖子。” 当聊到极为宏大之处，我喜欢拿寻常之物做比。

“它并非在我们的空间形成，而是本身就是另一个时空。”

我们又开始讨论我基于上述理论拟定的一些科幻设定，我用这些设定写过两篇小说：《宇》和《时间逃逸》。我采用了剑桥的英式科学风格，在小说出版的1980年，这些理论还没有现在那么为人熟知。这些构思之所以能够产生，部分原因得归功于我跟霍金的一些海聊——当然，我在书里周详地说明了霍金的贡献。我给这些隔离的闭合时空起名叫做“洋葱宇宙”，因为原则上这里面还可以嵌套更多层闭合的时空。这是一种神奇的感觉：一个猜想，居然能变出些真东西来——就好像轻如鸿毛的事物，也可以变得重于泰山。

“那么，它们就这么轻轻地来、轻轻地走。”我沉思着，“就这么消失了。在我们和这些其他宇宙之间，严格意义上什么都没有——没有时间、没有空间、没有物质、没有能量。”

“没有任何办法能触及它们，”霍金单调的合成声说道，“这是无法跨越的鸿沟。这也超出了物理学能解决的范畴，因为那里真的什么也没有，不再是物理世界了。”

那个机械合成的笑声再次响起。霍金喜欢这种哲思带来的愉悦，宇宙就好像泡沫一样沉沉浮浮，生生死死，他对于自己这个念头喜欢极了。

这时他的护士走了进来，要给他清理一下身体，于是我先回避了。被束缚在一把轮椅里动弹不得，肯定是有损尊严的，但是每天接受他人这种极其私密的例行护理，他却能泰然处之。也许对他而言，也就这会儿，他才能把思想从与世界的碰撞之中解放出来。

我坐在他办公室外的公共休息室里，一边喝茶一边跟他的几个博士后学生聊天。这些学生也在研究类似的疯狂理论，他们思维敏捷、诙谐机智、观察敏锐，偶尔喝一口浓郁的锡兰红茶。一群很厉害的家伙，可能还有点嫉妒我在占用霍金的时间。他们大概都在纳闷儿，这人是谁——没人听说过这么个搞天体物理和等离子体物理的、带南方口音的加州人——在这个研究领域严酷细分的时代，我跟他们的领域已经相隔十万八千里了。我没有多做解释，毕竟我的来访也确实没啥正当理由，除了我跟霍金是朋友。

霍金的秘书悄悄走出来，问我愿不愿意跟霍金在凯斯学院（全称是冈维尔与凯斯学院，是剑桥大学历史上的第四所学院，培养出了十二位诺贝尔奖获得者。霍金生前曾长期担任该院院士）共进晚餐。我本来想去自己最喜欢的印度餐厅，那里的咖喱鸡能让人把一切烦恼抛诸脑后，我还想在饭后独自在剑桥校园的小径上溜达，我太爱这里的氛围了——但我立马接受了霍金的邀请。参加大学里的高桌晚宴是在英国最富传奇色彩的体验，我清楚地记得我每一次的参加经历。席间的口舌之快绝胜于口福之享。

我们走过一座座氛围典雅的学院小楼，人声、自行车铃声在那青石古木间回荡。在朦胧的暮光中，回响着学生的叫嚷，霍金的轮椅在鹅卵石路面上咯噔咯噔地碾过。他坚持自己操控轮椅，尽管他的护士在一旁焦虑地守候着。我从未意识到，全天候地照料霍金让他团队中的每一个人承受了多大的压力。有些路人跟在我们后面，只是为了看霍金。“别在意，”他的合成音说道，“他们很多人到这儿就是来围观我的。”

我们绕过古老的石制建筑和精心维护的花园，终于来到了凯斯学院。拥进餐厅的学生们发出阵阵喧嚣，霍金乘坐电梯上去，我走的则是嘎吱作响的楼梯。

教职员工在学生们之后进来，我跟在护士后面。

“高桌”名副其实。他们精心安排了霍金的座位，让他背对着本科生们围坐的长且宽的餐桌。我很快意识到，这是因为霍金进餐时是无法控制嘴唇的。他吃的是特别准备的、无需咀嚼的套餐。他的护士需要把食物切碎，用勺子喂给他。

晚宴很吵，今年的新生们都盯着大名鼎鼎的霍金的后背在看。霍金则通过他的键盘平稳地输出语音，来进行一场事实上的“对话”。

他聊起他的担忧，对于那事关物理学家的圣杯、能够解释万物的大统一理论心生疑虑。即便我们已经可以穿越数学的层层滞障、窥得大统一理论的轮廓，但我们尚不能看得真切——也就是说，我们还有很多可能的其他选项。物理学的发展可能会在某些难点上摇摆不定，那些事情与我们作为灵长类动物的经验相去甚远。从这里开始，就是审美发挥作用的时候了。

“如果不存在独一无二的大统一理论，”他说，“你将不得不求助于一些外在的准则，我们可以称其为上帝。”

我眉头一皱，“敢情他老人家不是来当造物主，而是来当裁判员的？”

“他可以决定哪个理论不仅仅是一组公式，而是描述了一个真实存在的宇宙。”

“也即我们的宇宙。”

“或许所有可能的理论都会有一个对应的宇宙存在！”他欢呼道，“还不清楚说什么东西存在到底意味着什么。如果问‘在剑桥是否存在拥有两只左脚的人？’，你可以检查剑桥每个人的脚。但你如果不在一个宇宙里，你就无法确定它是否存在。”

“时空版的《第二十二条军规》啊。”

“所以要说清‘宇宙为什么存在？’这样的问题到底什么意思并不容易，不过，这是一个让人忍不住想问的问题。”

餐厅的环节结束后，高桌晚宴在楼上的高级公共休息室继续。我们围着一张光滑的长桌，倚坐在舒适的软椅上休憩，享用着传统的脆皮核桃、有些年头的红酒、古巴雪茄和高谈阔论，其中时不时穿插着霍金的幽默发言。

有人提到美国物理学家史蒂芬·温伯格在《最初三分钟》中的观点，所谓“我们越理解这个宇宙，它就越显得没有意义”。这话霍金不同意，我也不同意，但他给出了更好的理由：“说宇宙是无意义的，或者说它是为了什么目的而被造就的，这种论调本身就是无意义的。”

我问道：“那追寻宇宙的意义这种行为，也是无意义的吗？”

“要追寻宇宙的意义，你得站在宇宙之外，但那是不可能的。”

又是一个“研究者与被研究对象之间存在鸿沟”的图景。“但是，”我坚持道，“我们身处宇宙内部，也能看到宇宙的一些惊人结构。”

“宇宙给人的最深刻印象即它是有序的。我们了解宇宙越多，就越发觉它是被符合理性的法则所主宰的。如果有人乐意的话，大可将宇宙的秩序归功于上帝。爱因斯坦就是这样认为的。”

在座的一位学院同僚问道：“理性的信仰？”

霍金在键盘上快速地敲打着：“我们的宇宙拥有适宜生命生存的条件，但这不应令人惊讶，因为这并非宇宙刻意被设计成适宜产生生命的证据。我们可以把这种秩序称为‘上帝’，但这应当是一种非人格化的上帝。物理法则没什么是可以被人格化的。”

核桃吃完了，酒喝完了，烟也抽完了，到散场的时间了。我们走时，霍金操控他的轮椅穿过楼间阴暗处，这让我燃起了对一项剑桥大学传统学生运动的好奇心：夜攀剑桥。

在夜里，年轻人们有时会在那些古老建筑的陡峭外墙上攀爬，包括最难爬上去的一些地方。他们为了争夺胜利的荣耀，甚至把命都赌上了。这当然是严重违反规定的。这项活动的刺激感，一部分也是来自于跟那些夜巡屋顶、监听异响的保安斗智斗勇。甚至还有人写过一本爬墙手册，记载了这项运动的荣耀和长达几个世纪的悠远历史。

霍金带我走了一条我走过很多次的小径，那是一条穿过高耸的本科生宿舍楼直抵康河的捷径。他说“夜攀剑桥”中最艰险的玩法之一便是，在小径上方跳过这两栋楼间的深渊，爬到对侧陡峭、光滑的屋顶上。

那小径两侧相距大约三米，我简直无法想象在黑漆漆的屋顶上跳过这么远的距离，何况是在晚上。

“这么宽吗？”我问道。我的声音在夜雾间回荡。

“是的。”霍金说。

“有人摔下来过吗？”

“有。”

“受伤了吗？”

“是的。”

“死了？”

他的双眸闪了闪，咧嘴大笑，“是的。”得了，这些剑桥人真有种。

在那个清凉的夜，霍金还追忆了一些他最喜欢的科幻小说。他说自己在十二岁之后，就很少读科幻以外的小说了，“这是唯一一种关乎我们物种在宇宙中的真实地位的小说。”他这么说道。

不过即便是那些小说家，又怎能料想到宇宙本身的奥妙跟小说比有过之而无不及？即便他们会讨论下一个十亿年的事情，也猜不到仅仅下一代的物理学家将会提出怎样的奇怪理论。现在有人认为，我们的宇宙有十一个维度，但除了三维空间和一维时间以外，都蜷曲到极小的尺度。这会改变宇宙学吗？没人说得清。但是这些想法本身就极有意思。

从剑桥回来一周之后，我收到了霍金秘书发来的那晚他全部的发言记录。我利用这份记录，在本文中复现了他的语言风格。这记录是从他轮椅电脑里导出的，那电脑是他跟我们唯一的连结点，这让这些文字像是从一个极遥远的地方，跃过深渊而来。

科学的骇人复杂与惊人神奇纠缠在一起，描摹它冷酷的一面既是技术，又是艺术。我们有的人用小说来描摹，而霍金用他对广阔冷峻的数学世界的深刻洞察来描摹。要弥合我们这个撕裂的时代，要跨越文化的鸿沟，也需要这些手段——甚至很多其他手段，如果我们能将其创造出来的话。

年复一年，霍金在面对着令人绝望的身体萎缩的同时，却向着那些终极问题发起了冲击，纵横于广袤的空间和时间；日复一日，他泰然以最孱弱的身躯作斗争，却没有丝毫怨言。我想起他对梦露的爱，那是他对生命的深刻执着，是他在熵增的大潮中屹立不倒的象征。

我意识到，我在那短短几天学到了很多，而那绝不仅仅是关于宇宙学。

*本文原载于即将出版的科幻MOOK《银河边缘003：天象祭司》。张建东博士对本文翻译亦有贡献。