【3月14】一些關於霍金的文字
霍金是繼愛因斯坦後，另一位名字深入大眾文化的物理學家。
霍金的宇宙誕生、時間開端理論，認為宇宙誕生一刻並非時間的「開端」。這理論聽起來非常奇怪難懂，而且似乎違反直覺。你會說：「宇宙」所指當然就是時間和空間，因此於宇宙誕生瞬間，時間當然才「開始」存在啦！故此，討論宇宙誕生「之前」發生了什麼事是沒有意義的，因為在那「時候」，連時間都尚未誕生。
大家可能會覺得很古怪，宇宙誕生一刻要是並非時間的開端，那麼時間的開端在哪𥚃？原來在霍金的理論中，時間並非只有一個「維度」；我們日常經歷的時間叫做「實時間」，但宇宙誕生「之前」的時間是「虛時間」。在這裡，「實」和「虛」是數學描述，是數學中的「實數」和「虛數」（即開方負一）的意思。
這個非常前衛的理論，引起了不少包括專業物理學家在內的人熱烈討論。當然，霍金的理論有堅實的數學支持。但是無論一個理論的數學構造如何合理、美麗、引人入勝，若然沒有實驗數據或觀測證據支持，就永遠不能證實。霍金的虛時間理論當然仍未有任何數據或觀測支持，因此物理學家和宇宙學家，仍只把它看待成一個不錯的、有可能是正確的、有待驗證的理論。
然而，霍金卻在他的暢銷科普書籍《時間簡史》中把虛時間概念寫得如像已經被證實了一樣，引起了不少物理學家的迴響。身為理論物理學家，霍金的工作就是要建構出一個合理的宇宙模型。可是，合理並不保證與現實相符。檢驗各種合理的宇宙模型，並不在霍金的工作範圍之內。因此，有人認為他此舉是誤導大眾，也有人認為他只是以理論物理學家的角度出發去做科普，無傷大雅。
我在大學物理系的一位老師就曾經說過，霍金寫的是科普「毒物」。這個評論或許有些太過重了，但卻不無道理。如果霍金寫的書籍首要對象是專業的物理學家，那並無不可。然而，更多讀者是業餘因興趣而讀霍金著作的，未必有足夠知識下判斷。更甚者，對於有意進入物理系、以研究為目標的學生們，更可能造成先入為主誤導的反效果，限制了他們的想像力。
那麼，究竟理論物理學家是否不應寫科普？我認為這並非職業問題、也不是內容的問題，而是在於表達方式。霍金的書籍，的確沒有明確表示哪些理論是已經證實的內容、哪些是未經證實的猜測。以我自己來說，最初讀《時間簡史》的時候，我亦曾誤會，以為所有內容在科學界都是已有共識的。當然，從著書的角度看，寫書推廣自己的理論亦為無可厚非。
霍金的另一個著名研究範疇，是黑洞。黑洞的愛因斯坦於 1915 年發表的廣義相對論的一個結論，質量極高的天體產生的重力強得光也無法脫離。一直以來，物理學家都認為在黑洞中心，時空會被重力扭曲至極致，成為一個密度無限大的點，稱為奇點。然而，由於光速是宇宙極速，沒有任何東西或資訊能夠從黑洞裡面跑出來，因此我們無從觀察黑洞裡面究竟是否如物理學家所預期的一樣。
霍金與彭羅斯關於黑洞奇點的數學研究，指出符合廣義相對論的宇宙模型之中，黑洞和宇宙誕生一刻都必定存在奇點。換句話說，虛時間亦可能在黑洞中心的奇點「之後」延續下去。關於虛時間的這些理論，以現時人類科技水平，根本沒有任何辦法檢驗這個理論。所以，很多物理學家對於霍金的奇點理論抱持懷疑態度。
然而，霍金研究黑洞的並非只有奇點。黑洞吸引大量物質，物理學家認為這些關於這些物質的資訊會永遠消失於我們的宇宙——黑洞的事件視界之外。霍金推導出了一道方程式，把黑洞的表面積與其「儲存」的資訊量——熵——拉上關係，資訊量越多，表面積就越大。物理學界被霍金這個發現震驚了，原來黑洞裡的資訊狀態竟能以某種方式表現在黑洞表面之上！對比起霍金關於奇點的理論，這個黑洞熵理論並沒有涉及無限大。雖然這個理論仍未被天文觀測所證實，物理學界普遍接受這個理論。
量子力學和廣義相對論是現代物理學的兩大支柱，可是兩者卻水火不容。量子力學以機率描述微觀粒子世界，廣義相對論以絕對的因果關係描述巨觀的宇宙結構。若要數霍金最了不起的成就，就是他在黑洞表面的時空結合兩者，發現了所謂的霍金輻射。霍已輻射理論指出，黑洞會不斷放出粒子，而這些粒子竟然帶有過往被黑洞吞噬的資訊！黑洞的熵因而下跌，因此黑洞的表面積，即黑洞的尺寸亦同昨會縮小。霍金更計算出霍金輻射的速率，發現黑洞尺寸越小，霍金輻射速率就越高。因此，黑洞非但會「蒸發」，而且這個過程會隨黑洞越縮越小而變得越來越快。
天文學家一直希望直接觀察黑洞，以證實（或證偽）這個霍金輻射理論。這亦是霍金一生發表過的眾多理論之中，最有望被現代科學家檢驗的一個。很多理論物理學家更在接受了霍金輻射存在的前提下，繼續這個研究方向。最近研究方向普遍認為，如果霍金輻射的確存在，那麼黑洞表面就會形成一道由極高能量粒子構成的「火牆」，沒有任何物件能安然無恙地跨越黑洞的事件視界，顛覆了物理學界一直以來對黑洞的認識。霍金輻射告訴我們：黑洞並不黑！
霍金過世，很多人（包括科學家在內）都為霍金未能親眼目睹霍金輻射被天文觀測所證實而感到惋惜。霍金的理論物理研究雖然未有為他贏得諾貝爾獎，然而很多現代物理學理論都是建築在他的研究之上，就好像那個黑洞火牆理論一樣。就如同愛因斯坦沒有因相對論獲獎、卻造就了往後眾多研究者因他的相對論而得到這科學桂冠一般，不難想像，往後想必亦會有研究者因證實霍金某理論而獲獎。
牛頓：「如果說我看得比較遠，那是因為我站在巨人肩膀上。」對比他的身驅，這或許是對霍金的科學貢獻和意志的最高稱頌。
牛頓曾說過如果我看得比較遠那是因為我站在巨人的肩上句中的巨人是指何人 在 至誠全人經典教育協會 的推薦與評價
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