【霍金逝世】毕生致力揭开黑洞的神秘面纱 万物理论留待后人接力
“宇宙为甚么是这个样子？”这个问题，穷尽了英国物理学家霍金的一生。遗憾的是，直到3月14日他离开人世，待解的谜团仍如迷雾。揭开宇宙神秘面纱的工作，只能留下诸位对物理学感兴趣的后人接续下去。
生于1942年的霍金虽然在求学时期常常给老师看扁，但从身边的同学给他绰号“爱因斯坦”，我们大概从中可见霍金的科学头脑早现光芒。
中学毕业后，霍金拿到奖学金进入牛津大学主修物理，而且以一级荣誉毕业。在云云学科之中，为甚么唯独钟情于物理学？霍金这样说：“物理学和天文学让人有望了解我们从何以来，为甚么我们存在。我希望探索宇宙的深度。”
物理学和天文学让人有望了解我们从何以来，为甚么我们存在。
支持膨胀论 论证宇宙大爆炸
立志走物理学研究之路的霍金从牛津大学毕业后转到剑桥，钻研应用数学及理论物理学。在那个年代，科学家一个最重要的争辩是宇宙起源学说。大爆炸派认为宇宙有一个起点，由大爆炸引起，并至今一直在膨胀；稳态理论虽然认同宇宙膨胀，但主张它没有起点或终结，长远来看算是静止。
当时霍金加入了这场炒得正热闹的辩论，并以《宇宙膨胀的属性》作为博士论文题目，应用数学方程式来证明宇宙膨胀理论，并在1966年、24岁之时完成。
那么他在论文中说了甚么呢？
站在巨人肩上的霍金
要明白霍金的思考，得先重温他以前两位科学伟人——牛顿和爱因斯坦——的贡献。
牛顿的苹果树理论我们都学过，简言之就是所有物件也有一股力量，可以吸引另一个物件靠近。他相信质量愈大，则吸引力愈大；物件距离愈远，则吸引力亦愈小。这就是今天我们熟知的万有引力。
比牛顿晚两个世纪的爱因斯坦，理论较为抽象，他认为引力并非存在于空间之中，而是引力本身就是空间。打个比喻说，我们可以想像一幅布上放了几件物品，每一件物件都会牵扯这幅布，影响其他物件。这幅布既是一股引力，亦是空间本身。
依照爱因斯坦的推论，如果一个物件的质量非常之大，大约就是比太阳还要大20倍的话，它就会承受不了自己的引力而向内自吸，最终成为一个黑洞。黑洞之中那个无限压缩、体质无限细小的物质，我们称之为奇点。
霍金逆向推论 阐明宇宙膨胀
站在巨人肩上的霍金将爱因斯坦的理论逆向思考，套用到宇宙的起源之上：黑洞和奇点会无限收缩，但目前宇宙正在膨胀，那是否代表两者正好相反？如果时间倒流，从前的宇宙比现在小，那么去到最远古的时候，全宇宙内的物质和能量都藏在一个无限细小、密度无限大的奇点？
1960年代的稳态理论学者认为宇宙奇点不符合物理学定律，但霍金借助数学物理学家彭罗斯（Roger Penrose）的研究，透过数学方程式论证宇宙奇点不但可行，而且令到爱因斯坦的广义相对论更为完满，完全切合物理学定律。
他在论文中的推论被视为一次理论学上的突破。取得博士学位后，霍金一直留在剑桥大学研究，与彭罗斯完善宇宙膨胀理论。
微乎其微的黑洞辐射理论
在驳斥稳态理论后，霍金的研究志趣很快给黑洞引吸了去。
由于霍金的理论之中，黑洞只会无限缩小，不断吸收附近的物质，这是一个不能逆转、有时间指向的过程。霍金发现，这种现象正好与热力学第二定律相似，因为第二定律指出虽然宇宙的能量守恒，但在过程中粒子整体只会愈来愈失去秩序，亦即量度单位熵只会不能逆转地愈来愈多。
黑洞物质和熵一个增多一个减少，霍金公布两者似乎大有关系，并获以色列裔物理学家贝肯斯坦（Jacob Bekenstein）附和。霍金在1974年正式提出“霍金辐射”理论，认为黑洞其实有温度，虽然微乎其微。他相信黑洞会缓慢地向外辐射能量，临终关头发生威力极大的爆炸。
期待万物理论 解开一切谜团
如果以为黑洞辐射已经很突破，那到了1981年，霍金的大胆猜想更是划时代。
霍金提出黑洞的结局是完全消失于世间。这一点非常奇怪，因为根据物理学定律，所有物质都只会改变，例如水变水蒸气，即使是吸入物质的黑洞亦只是将它们无限压缩，都总不能够令它们走出宇宙。所以，当霍金提出这个黑洞消失理论后，不少人直觉地认为信不过。
这个理论成为了后来所谓的“黑洞信息悖论”，霍金和物理学界在过去40年来一直尝试破解，但是异常棘手。要揭开黑洞的真正面纱，霍金相信就要将量子理论和广义相对论调和，以一个万物理论（Theory of Everything）拆解当前看来是互相矛盾的局面，最终黑洞、物质、能量、宇宙等所有真相都会大白于人前。
因为霍金的猜想，近年物理学界不少有志之士醉心钻研弦理论，希望能够完成这个历史任务。
理论前瞻 普及物理学于大众
作为一位理论物理学家，霍金的黑洞理论至今未有实际验证支持，成为他学术地位虽然超卓，但终其一身未获颁诺贝尔物理学奖的一大原因。但他信心不浅，相信只是早晚问题。
物质能逃出黑洞，甚至通向另一个宇宙。假如你认为自己身处黑洞，请记住，总有路走出来，别放弃。
不过，这大概是高瞻远瞩的巨人必然遇见的情况。正如爱因斯坦在1915年提出广义相对论，大胆假设时空二为一体并由重力构成，但在足足一个世纪之后才得设计精密的观测仪LIGO证实重力波存在，由此印证爱因斯坦的智慧超卓。
但霍金绝不曲高和寡，反而致力将物理学普及于社会大众。他在1988年推出的《时间简史》以时间——一个非常贴身、而且人人都有经验的概念——作为切入点，娓娓道来牛顿、爱因斯坦等巨人的理论，再转入宇宙膨胀、基本粒子、黑洞等概念，并探讨有趣话题如虫洞、穿梭时空，最后在第11章提出万物理论，期待有一天能够调和量子理论和广义相对论。
推出科普书让霍金的影响力走出象牙塔，自此广为人知于国际社会。有趣的是《时间简史》虽然洛阳纸贵，但其实很多人只买不读，霍金的入门解说对普罗大众而言仍然是不敢高攀。
一个大团圆结局最终会否出现，或者在何时出现，告别了世界的霍金只能将解开宇宙之谜的重责交给诸位后学。
（综合报道）
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