李淼：霍金为什么能成为科学界第一大IP

源济

李淼：霍金为什么能成为科学界第一大IP 

原创 2018-03-14 李淼 大家

这两天新闻不断，今天刚刚听到的消息是，霍金去世了。

霍金可能是继爱因斯坦之后在公众社会影响最大的科学家。就在去年11月5号，他通过连线以视频演讲的方式向人们阐释了“未来之光”，这个演讲主题是“突破摄星”项目。他解释了这个项目的三大核心概念，是“迷你太空飞行器、 光动力推进和锁相激光器”，项目的目标在于实现星际旅行，不远的将来，人类很可能向距太阳系最近的星系半人马座阿尔法星系发送一个探测器。

霍金生于1942年，这一年，出生了不少以研究黑洞著名的人，比如说，罗马大学鲁菲尼教授。霍金自己说，他对伽利略有特别的亲近感，因为他出生在伽利略去世的三百年后。虽然1942年出生了不少以研究黑洞、万有引力著名的物理学家，霍金似乎可以这么说，因为伽利略去世的日期是1月8号，霍金出生的日期恰好也是1月8号。

Stephen William Hawking，1942年1月8日－2018年3月14日，英国物理学家与宇宙学家

我先大致总结一下这位著名物理学家的科学成就。

首先，他和彭罗斯一起证明了所谓奇点定理，这条定理说，我们的宇宙一定起源于一个奇点，在这个奇点上，空间和时间消失，物质密度无限大。当然，这个结论是基于爱因斯坦的万有引力理论，也就是广义相对论。在一个奇点上，物理学定律不再适用，包括广义相对论，所以，爱因斯坦的理论在那里自己毁灭了自己。这么说来，我们需要一个更好的理论，自然，量子力学也告诉我们，其实在奇点附近，广义相对论已经不再成立。物理学家企图找到一个更好的理论取代广义相对论，这种努力进行了大约60年了。可以肯定地说，我们离得到这个物理学圣杯还很远。

霍金对物理学的第二大贡献就是发现黑洞不黑，也就是说，黑洞会发光，会辐射几乎所有的基本粒子，这种现象叫霍金蒸发。但是，由于宇宙中的黑洞都很大，它们的质量至少是太阳的好几倍，天文学家几乎不可能观测到这种辐射。为什么呢，因为根据霍金的研究，每一个黑洞的辐射都有一个温度，黑洞的质量越大，温度就越低。比方说，一个几倍于太阳质量的黑洞，温度只有一千万分之一度（绝对温度），远远低于无所不在的微波背景辐射的温度。只有当黑洞的温度高于微波背景辐射的温度，才有被观测到的可能。于是，霍金就设想了一种可能，也许在宇宙大爆炸刚刚发生之后，产生过一些质量比较小的黑洞，质量大约是一座山的样子。这些黑洞到了今天因为不断蒸发，质量已经很小了，小到可以辐射X射线，或者能量更高的射线。当然，天文学家并没有观测到这种辐射。因此，霍金最为重要的研究并没有事实来支持。

物理学家中没有人怀疑霍金的黑洞不黑的结论，尽管很难用实验和观测来证明。霍金蒸发的最重要的作用，是鼓励一大批物理学家来研究万有引力和量子力学的结合。

以上是霍金的两个站得住的重要研究。霍金第三个重要研究，不见得站得住，是关于宇宙的量子起源的研究。这个研究说起来比较抽象，我们就不做介绍了。只说一点，他的这个理论认为宇宙不需要设定原始状态，宇宙是通过量子涨落蹦出来的。这个理论叫无界理论。

往往有人误会霍金对所谓“万物理论”有重大贡献，甚至有人认为霍金发明了“万物理论”，这是错的。万物理论不是别的，就是超弦理论，霍金基本没有参与超弦理论的研究。

我有幸见过霍金四次。第一次是在霍金第一次访问中国的时候，那是1985年。1986年，我去剑桥大学，又见到了霍金。后来两次，都是在美国。

三年前，有一个霍金的传记电影《万物理论》比较火，里面提到了霍金关于宇宙起源的无界理论。1985年，我第一见到霍金，用结结巴巴的英语向霍金等人报告了我们在他的“无界理论”中计算宇宙早期黑洞生成率的结果，他有些怀疑，我给他看了我的计算草稿，他貌似打消了怀疑。

又过了若干年，我才真正明白当时他为什么怀疑，因为我们的结果似乎可以从他早期的一个计算得到，但我们的解看上去与他们的解没有关系。其实，直到今天我也不知道两者之间是否存在任何关系，因为我不怎么相信他的“无界理论”了。

霍金与其传记电影《万物理论》主演合影

接下来我谈谈霍金的科普。

霍金被翻译成中文的科普书有五本，其中一本是他自己的故事，《我的简史》。

当然，影响最大的是《时间简史》，这是有史以来卖得最多的科普著作，也是霍金的第一本科普书。英文版初版于1988年，本来霍金打算起名为《从大爆炸到黑洞》，霍金的编辑认为这个书名一点也不讨好，虽然霍金那时在学术界如日中天。他在那一年才46岁，对于市场一点也不懂。编辑名叫西蒙·米顿，是剑桥大学天文学博士同时也是科普作家。早在1983年，他就邀请霍金写宇宙学的科普书。他建议霍金将书名改成《时间简史》。这么一改不得了，十年内卖了1千万本（英文版），至今翻译40多种语言，卖了2500万。我不知道数字是否真实。麦当娜在1992年出版她的写真集，霍金1993年说他的书卖得比麦当娜的写真集还好。

《时间简史》第一版封面

我们会问一个问题，霍金的书为什么卖得好。我觉得有三点：第一，霍金是科学界的第一IP，他太有名，太励志了。第二点，霍金喜欢在书里讲故事，他懂得讲故事太重要了。第三点，传为美谈的，霍金在整本书里只用了一个公式，也就是爱因斯坦的质能关系E=mc2。因为编辑告诉他多一个公式少一半读者。

霍金出生于牛津，17岁上牛津大学，显示了惊人的能力。他不需要学别人解决具体科学问题，只要知道这个问题有答案，他就自己能解决。霍金喜欢科幻小说，还参加划船比赛，而且做得非常好。今年他76岁了，他如果不得病，可定会是个肌肉男。在牛津大学，他只花了1000个小时学习，这是传为美谈的1万小时定律的十分之一。然后20岁成功地去剑桥大学读宇宙学的研究生，24岁时写完博士论文，是关于宇宙中的奇点的。

霍金在学术界最有名的书是他与艾利斯合写的《时空的大尺度结构》，这本书非常抽象，影响了好几代物理学家，包括我自己。写书时他31，就在这一年他作出了一生最大的成就——黑洞不是黑的，黑洞会蒸发。

《时空的大尺度结构》

霍金在剑桥大学做研究生时，1963年遇到他的第一任妻子简，简被他的风趣幽默吸引。霍金那时已经得病了，渐冻症。无药可治，患者通常只活2,3年。但1964年他们还是结婚了。霍金说这一纸婚约改变他的人生，给予他生活新的动力，1967年他们的大儿子出生，到1979年第三个孩子出生。

霍金和他第一任太太Jane Wilde

经常有人说霍金是继爱因斯坦之后最伟大的物理学家，这种说法不对。我前面说了，霍金是继爱因斯坦之后社会影响最大的科学家，今后五十年也许不会再有社会影响这么大的科学家出现。就物理学上的成就来说，霍金当然是20世纪下半叶最大的物理学家之一。

霍金的研究已经激励很多物理学家去寻找“万物理论”这个圣杯，今后还会激励更多的人投入这项了不起的事业中去。不过，近些年来，我对“万物理论”的前途很悲观，觉得量子力学与引力的结合需要几百年的时间。问题出在哪里呢？我认为是很难有实验帮助物理学家检验更多的想法。