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预约!霍金生命最后的理论:我们创造了宇宙,正如宇宙创造了我们

科普讲堂 首都图书馆 2024-03-30


我们创造了宇宙正如宇宙创造了我们
UNIVERSE
宇宙



1990年2月14日拍摄

旅行者一号回看地球,如同宇宙的尘埃


尽管现代物理学已经走到了比我们想象中更远的地方,但那困扰我们的宇宙之源的问题,仍是人类认知还未抵达的未知领域。

 

我们这个宇宙的物理性质只要发生任何一个微小且基本的改变,一切就将崩塌——生命将不可能存在。

 

在炽热的宇宙之初,每个基本物理参数都像梦一样摇摆不定:它们最终可能变成任何东西,那么它们是如何做到正好满足我们的生存条件的?

 

当霍金和托马斯·赫托格开始研究他们关于宇宙起源的新想法时,霍金开始怀疑自己之前的猜想。

 

霍金说:“我改变主意了,《时间简史》的视角错了。”我们是时候更新对霍金和他理论的认识了。

 

 

史蒂芬·霍金与托马斯·赫托格的合影


托马斯·赫托格是世界著名宇宙学家,比利时鲁汶大学教授、引力波中心主任。他与老师霍金的首次会面是在1998年6月,当时他努力成为霍金的博士生。在霍金于剑桥的办公室里,由安德烈·林德的宇宙暴胀理论引出的一场关于宇宙起源的思考就此展开。

 

霍金对赫托格说:“我想让你和我一起研究大爆炸的量子理论……来处理多元宇宙。”他带着灿烂的微笑,眼睛再次闪烁,这一次,霍金要和赫托格一起,尝试用一套彻底的量子理论来理解多元宇宙。

 

赫托格既是霍金的学生,也是霍金多年的合作伙伴。他和霍金联合发表了霍金生前最后一篇论文,提出了自上而下的新宇宙学,颠覆了霍金在《时间简史》里关于时间起源的观点。

 

霍金和托马斯·赫托格对这个问题研究了20年,终于在霍金生命的最后阶段他们发展出了一种新的可以解释生命的起源的宇宙理论。他们凝视着宇宙全息图,探寻其中的量子力学秘密,惊讶地发现了一个更深层次的进化,在这个进化中,物理定律变得更简单,粒子、力甚至时间本身都消失了。这一发现使他们产生了一个革命性的想法:物理定律并不是一成不变的,而是随着它们所统治的宇宙的形成而诞生和共同进化的。该理论针对宇宙的起源提出了一种激进的新达尔文主义观点。

 

托马斯·赫托格将他和霍金科研生涯有关宇宙起源的最后思考浓缩进《时间起源:史蒂芬·霍金最后的理论》这本全新著作中。为宇宙的诞生提供了一个惊人的新视角,也将深刻改变我们对自己在宇宙秩序中的位置的看法。





《时间起源:史蒂芬·霍金最后的理论》

 [比]托马斯·赫托格 著

邱涛涛 译

中信出版集团

2023年10月




《时间起源》既是一本讲述宇宙起源理论如何诞生的科普著作,也可以看作一部详实的霍金人生传记。
 在与霍金合作的20余年中,赫托格从这位科学巨人的身上了解到的不只是他的理论原理,更看到了霍金是如何在科学与哲学之间的思考甚至平衡。 “从史蒂芬·霍金那里,我们可以学会热爱这个世界,爱之至深,以至于渴望重新想象它……尽管史蒂芬几乎无法动弹,但他是我所认识的最自由的人。”



一、“《时间简史》的视角错了”


所有的宇宙起源论,无论科学还是神学,最终都要面临一个棘手的问题——“在那之前发生了什么?”这也是霍金一生都在思考的问题。

 

为什么宇宙是今天这样的?过去,爱因斯坦与勒梅特曾对此有过激烈的讨论。

 

爱因斯坦笃信宇宙是静止不变的,但在同时,身为神父的天才物理学家勒梅特却认为宇宙有一个开端,在这个开端以前时空就无法定义了,他以为,宇宙就像一个开口的圆锥形杯子,如果我们想象着回到过去,会发现到达了杯底,也就是说,对于宇宙的开端并没有“昨天”可言。

 

《纽约时报杂志》对勒梅特的报道


半个多世纪后,基于量子力学理论的飞速发展,霍金和林德等人重新思考了这一问题。

 

霍金创造性地提出了“无边界理论”,认为宇宙的开端就像羽毛球的顶端一样,是黏合在一起的,如果沿着时间往回追溯,就像一只小虫沿着羽毛球的骨架爬向顶端一样,最终会爬到羽毛球的另一面。而这种强大的黏合剂就是量子效应。

 

这也就是说,霍金已经跳出了前人预设的“宇宙有一个开端”的桎梏,指出宇宙实际上“并不存在边界”。

 

早年的霍金以为,宇宙的边界条件无论如何,总是凌驾于宇宙之外的,是“大自然的设计者”强加于斯的。这一观点在《时间简史》中也有所体现。

 

但这一理论同时也表明,我们目前存在的这个宇宙产生的概率很小很小。“从表面上看,霍金的无边界波函数的形状是由经历过一次较小的暴胀,后又迅速坍缩的宇宙主导的。那些经过剧烈暴胀、形成星系并变得宜居的宇宙并没有完全被理论排除,但它们处于波函数的尾端,在该理论中我们几乎找不到它们的存在。”

 

这就和多元宇宙论一样。若无一条规则将多元宇宙的元法则与我们岛宇宙中的局域法则联系起来,这个理论就会陷入悖论的螺旋当中,并且它是不确定又难以预测的。

 

在十余年后,霍金推翻了自己的观点,有关宇宙的起源以及宇宙为什么恰好适合出现生命的解释,终于在他的晚年得到了更新。





二、关于时间起源的新视点



霍金在其生命最后阶段的思考为人类思考宇宙起源提供了全新的视点,同时,这些带有大胆想象力和创造力的观点,也正改变和塑造着人类新的世界观、价值观和生命意识。

 

赫托格在《时间起源》中还原了霍金在其最后二十年里引领关于时间起源的新一轮讨论的过程,还对自己和老师霍金共同提出的“宇宙全息图”以及霍金最后的“自上而下的宇宙学”等全新概念,做出了详细的阐释。

 

这些概念和观点便构成了《时间起源》中霍金最重要的思想精华。





三、科学与哲学关系的再思考:

从自己出发,重新构建宇宙学



在量子力学中,“观测行为”的关键作用自20世纪20年代该理论诞生以来就得到了公认,即实验者的观测和测量明确地参与了预言的过程。

 

这也就是霍金所说的“宇宙的历史取决于你问的问题”。透过《时间起源》我们似乎可以理解,宣称“哲学死了”的霍金是如何在其晚年重新理解科学与哲学关系的。

 

霍金从未在自己科研中放弃考虑哲学问题。在霍金最后的科研生涯中,他在思考如何将观测融入自己的架构,但不为生命体赋予特权。在他看来,真正的量子宇宙观可以对抗现代科学无情的异化力量,让人们从内部视角重新构建宇宙学,这就是霍金最终理论的精髓。


史蒂芬在他剑桥的办公室,拍摄时间是2012年,他70岁的时候。背景中的是“第二块黑板”,上面有本书作者将宇宙视为全息图的第一次计算。晚年的史蒂芬认为,从更深的意义上讲,宇宙理论和观测者是联系在一起的。我们创造了宇宙,正如它创造了我们。






四、在去往时空边界的旅程中,

重新认识史蒂芬·霍金



不同视角会影响对宇宙起源的认识,对于科学家来说,观察和思考未知事物的视角可能是决定最终结论的关键。

 

赫托格在书中这样写道:“与霍金一起工作不仅是去往时空边界的旅程,也是进入他内心深处——叩问史蒂芬何以成为史蒂芬的旅程。”我们似乎能在书中找到霍金思维发展的痕迹,这将使我们更好地了解霍金留给世界的最后的观点。

 

霍金与赫托格的合影


霍金一生都在试图用科学理论和公式来解答时间和宇宙起源的问题,一直到他人生的最后阶段。虽然霍金并未最终为人类揭晓宇宙起源的真理,但在赫托格的笔下,我们看到了霍金为寻找宇宙真理所付出的种种努力和大胆的尝试。

 

进入未知领域去探索需要有很大的勇气,而进入晚年的霍金在与令人生畏的身体条件作斗争的同时,一次次突破自己思维的局限向外展开想象,从《时间简史》到《时间起源》,霍金对时间本质和宇宙起源的思考在物理学界的前沿不断进行自我更新。




此次“科普讲堂”活动,我们特别邀请到著名理论物理学家、文津奖获得者李淼教授,他曾四次邂逅霍金教授,由他来和大家分享这本《时间起源》,以“霍金生命最后的理论:我们创造了宇宙,正如宇宙创造了我们”为主题,给大家带来一场美妙的人文宇宙之旅,也是我们与霍金美妙缘分的开始。

霍金生命最后的理论:

我们创造了宇宙,正如宇宙创造了我们

——《时间起源》新书分享会




【主题】

霍金生命最后的理论:

我们创造了宇宙,正如宇宙创造了我们

——《时间起源》新书分享会


【时间】

2023年12月10日(周日)14:00


【地点】

首都图书馆A座报告厅


【嘉宾】

李淼 中国科学院理论物理研究所研究员、博士生导师,文津奖获得者


【线下参与方式】

扫描或长按下图二维码进行预约,名额有限,约满为止。


【线上直播平台】








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