Anyone, anywhere in the world should have free, unhindered access to not just my research, but to the research of every great and enquiring mind across the spectrum of human understanding.
——Stephen Hawking
○ 霍金的博士論文的扉頁。| 圖片來源: Stephen Hawking/Cambridge University Library
昨天,劍橋大學將著名物理學家史蒂芬·霍金(Stephen Hawking)的博士論文《膨脹宇宙的屬性》(Properties of Expanding Universe)放在學校的開放獲取機構知識庫上,任何人都可以免費下載查閱。
論文一經開放就引來了大家的紛紛下載,劍橋大學的網站甚至一度幾近崩潰。對此,霍金說:“每一代人都是站在巨人的肩膀上前行,正如當我還只是劍橋的一名年輕博士生時,受到牛頓、麥克斯韋和愛因斯坦的啟發(fā)一樣。聽到有這么多人對我的論文表現(xiàn)出興趣真的很棒,希望最終看到它時不會覺得失望。”
○ 霍金的博士論文部分截圖。手寫的句子為:“這篇論文是我的原創(chuàng)工作?!眧 圖片來源: Stephen Hawking/Cambridge University Library
這篇論文提交于1966年,那時的霍金還只是劍橋的一個鮮有人知的年輕博士。24歲的他已經開始遭受運動神經元病癥的折磨,這是一種終將使他全身癱瘓的疾病。但那時他仍然可以握筆寫字,除了論文開頭的聲明是用手寫的,文中的公式也全部都是手寫。
○ 論文中的手寫公式。| 圖片來源: Stephen Hawking/Cambridge University Library
翻看這篇論文的感覺很奇妙,因為它與現(xiàn)代博士論文在整體風格有些不同,除了公式和符號幾乎都要靠手寫之外,我們還能看見像下圖顯示的那種被大段劃掉的內容,也是相當率真了。
○ 論文中被劃掉的章節(jié)。| 圖片來源: Stephen Hawking/Cambridge University Library
論文長度為119頁,正文內容只有四個章節(jié),分別是:
霍伊爾-納里卡的引力理論(The Hoyle-Narlikar Theory of Gravitation)
微擾(Perturbations)
膨脹宇宙中的引力輻射(Gravitational radiation in an expanding Universe)
奇點(Singularities)
在第一章里,霍金描述了宇宙的膨脹對適用于穩(wěn)恒態(tài)宇宙模型的霍伊爾-納里卡的引力理論造成的問題。第二章則討論了在均勻且各向同性的膨脹宇宙中的微擾(一個大質量天體在運動時,受到一個以上的天體的吸引或其他影響,導致運動軌道發(fā)生偏差),得到的結論是星系不能由初始微小的微擾的增長而形成,并研究了在這種情況下,引力輻射的傳播和吸收是怎樣的。在第三章中,霍金使用漸進展開的數(shù)學方法來研究膨脹宇宙中的引力輻射。在論文的最后一章中,霍金探討了了奇點在宇宙模型中的產生,他認為在滿足一些普通條件的情況下,奇點的產生就能是無法避免的。
○ 論文中的致謝頁。| 圖片來源: Stephen Hawking/Cambridge University Library
剛要打開這篇論文時,我不禁有些小激動。作為世界上最負盛名的物理學家,大多數(shù)人其實對他的科學貢獻并不是很了解。由于他較高的曝光率,許多人只當他是一位身殘志堅的醫(yī)學奇跡加高智商科學家而已,并時常會有“學術貢獻比不上聲望”的評價。但事實真的如此嗎?
霍金于1942年出生于牛津,在牛津完成本科物理的學習后,才去往劍橋大學攻讀宇宙學博士學位,在劍橋,他優(yōu)秀的學術水平吸引了眾多關注,但與此同時不幸的是,他被診斷為患有運動神經元疾病,那時人們認為只有剩下不到兩年的壽命。他的博士論文借鑒了羅杰·彭羅斯(Roger Penrose)的定理,一個用于描述存在于黑洞中心的“時空奇點”理論,并將這個理論更進一步的運用到對整個宇宙的思考上。這一成果讓他順利地拿到了博士學位,并且獲得了劍橋大學的亞當斯獎(Adams Prize)。
結束博士生涯的學習后,霍金繼續(xù)留在劍橋,先后在劍橋大學的天文系和數(shù)學系從事研究工作?;艚鹄^續(xù)與彭羅斯合作來進一步發(fā)展他的奇點理論,認為宇宙的起源或許源自于一個奇點。他們的研究結果表明,根據愛因斯坦的相對論,我們的時空可能從奇點大爆炸開始,而以黑洞的形式結束。這些結果預示了廣義相對論與量子理論統(tǒng)一的重要性,而霍金發(fā)現(xiàn),這種統(tǒng)一會帶來的其中之一個結果就是:黑洞并不黑,而是會發(fā)射輻射——霍金輻射——直至最終消失殆盡。這一理論在當時產生了極大的爭議,但現(xiàn)已被廣泛接受,它標志著的是物理學的一大突破。
霍金卓越的科學生涯成就還不只這些,他有18篇學術論文被引用次數(shù)超過500次,其中包括著名的《黑洞機制的四大定律》(The Four Laws of Black Hole Mechanics)、《黑洞和熱力學》(Black hole and thermodynamics)和《宇宙的波函數(shù)》(Wave function of Universe)等等影響深遠的學術論文。除此以外,霍金積極參與了許多優(yōu)秀科普書籍的創(chuàng)作,例如最有名的《時間簡史》(A Brief History of Time)和《果殼中的宇宙》(The Universe in a Nutshell)等等。
霍金無疑是偉大的,他不僅有眾多響當當?shù)膶W術貢獻,還為科學的傳播與普及不斷地付出努力。他認為科學是一件可以被所有人理解的事,而不僅僅屬于專業(yè)從事科學工作的人,這種態(tài)度值得我們每一個人去尊敬?;艚鹫f:“通過開放我的博士論文,我希望能激勵世界各地的人,都能抬頭去仰望星空、而不只是低頭注意自己的腳下,希望我們能更多地去思考我們在宇宙中的位置,并試著去理解宇宙。因此不僅僅只是我的論文,世界上任何地方的任何人,都應該享有不受阻礙的接觸人類思想瑰寶的自由。”
○ 史蒂芬·
○ 史蒂芬·霍金教授。(圖片來源:hawking.org)