陪伴霍金做了6年宇宙研究,他要把宇宙的秘密讲解给大众

文/柯石英


我们的可见宇宙有多大?

如果你向着自己能够看到的方向直线飞行,直到尽头,会遇到什么?

你信心满满地随便挑了个方向,开始飞向你的目标……

当你到达离地球大约一百三十五亿光年的地方时,前面几乎已经没有光了。你停了下来。是不是你已经到了你要找的地方?宇宙是不是真的有尽头?

现在,它已经到了一个在时间与空间上都很遥远的地方,在那里,第一颗恒星都还没有诞生。因为这个原因,你所穿过的地点与时代被称为“宇宙黑暗世纪”。

你还在向前飞,期待着黑暗将占据一切,突然,你来到了一个光穿不过的地方。

这是一道时间与空间的墙。

在这道墙后,宇宙并不是黑暗,而是不透明。你停在这道墙前,伸出你虚拟的手,轻柔地感触墙后的世界。

你那并不存在的肌肤上起了一身鸡皮疙瘩,你所触到的似乎是一种巨大的能量。这些能量如此密集,你忽然明白为什么光线无法透过,就像是在墙里点了一个火炬,虽然光线就在里面,但它被束缚其中,没有运动的自由。

你所到达的地方不是你想象力的产物,而是我们的望远镜所能看到的最远处。就是在这个空间与时间,我们的宇宙变得透明。更远的地方,更早的时间所发出的光不可能以直线到达地球。比这更远地方传来的光线无法被我们任何一台望远镜捕捉到。

理论物理学家们花了好几十年才了解这一点。总之,如你在下一部分中所见,他们想出了一个聪明的想法解释它,这个想法就是“大爆炸理论”。


在很多人眼中,“大爆炸”是一个神秘而又难以理解的科学概念。而在上面这段文字中,我们跟随作者的笔触,如图亲身站在宇宙边缘感知138亿年前的那场大爆炸。这段文字节选自克里斯托弗·加尔法德的《极简宇宙史》一书。作为这本畅销科普书的作者,克里斯托弗还有另一个引人关注的身份:他曾是斯蒂芬·霍金的关门弟子。从理论物理的前沿研究,到全球知名的科学传播者,克里斯托弗的人生经历充满了传奇。

20世纪末,在研究黑洞的物理学家之中,一个被称作“黑洞信息悖论”的问题引发了激烈了争辩。通俗地说,这个悖论探讨的是这样一个问题:如果一个物体掉入黑洞,物体携带的信息是同物体一起消失,还是会逃逸出来。对于这些理论物理学家来说,这个问题的答案关系到(量子力学是否需要修正)而其中一方的领军人物,就是当今影响力最大的物理学家之一:斯蒂芬·霍金。

在这样的背景下,2000年,克里斯托弗·加尔法德在剑桥大学开始博士阶段的学习。这时,这位出生于巴黎的年轻人刚从巴黎中央理工学院毕业。他加入霍金的团队,开始在霍金的亲自指导下从事黑洞信息悖论的研究。2006年,克里斯托弗在剑桥大学取得了理论物理学博士学位。毕业之后,他没有继续追寻这一尚未破解的悖论的终极答案,也没有在学术界探索宇宙的其他未知领域,而是选择以另一种方式让我们更好地理解宇宙。

我们的宇宙是怎样诞生的?太阳系、银河系乃至整个宇宙的最终归宿是什么?在宇宙之外,是空荡荡的一片,还是有另一个宇宙伴随着我们?宇宙的过去与未来,是人类从古至今始终在努力探索的领域,也是每一个孩子开始认识这个世界后,都渴望求知的问题。最近几十年,理论和观测能力的提升让我们开始接近这些问题的真相。但正因为它的深奥与神秘,宇宙也常常令我们普通人望而生畏。对于非物理专业的学生来说,看懂宇宙似乎是一件难以企及的事。

通过自己的文字与讲述,让最前沿的宇宙学成果被更多人读懂,成为克里斯托弗转型的动力。

“大众对宇宙的认识还停留在150到200年前,”克里斯托弗这样解释他的写作初衷,“如今,宇宙已经宽阔很多,它是我们梦、想象、幻觉的源泉,取之不尽,远远超乎想象。我希望带着科学的奥秘革新,再现儒勒·凡尔纳的精神。”

一年后,克里斯托弗与霍金及其女儿露西共同完成了他的第一本图书:《乔治的宇宙的秘密钥匙》(Georges Secret Key to the Universe)。这是一本面向中小学生的少儿读物,却融入了作者最新的研究成果。图书讲述了一个普通少年在宇宙学家的超级电脑中畅游太空、爱上科学,并最终成长为科学家的故事。即使是尚未在课堂上接触物理的儿童,也能在这本图书中开启一场奇幻的宇宙旅行。这本书首次发行后,已经被翻译成至少45种语言。随后,克里斯托弗独立创作出《云间王子》(Le Prince des Nuages)三部曲,这套广受欢迎的童书为他赢得了一系列最负盛名的法国儿童书籍和流行科学书籍奖项。

在初次涉足写作大获成功之后,克里斯托弗决定在他导师的基础上更进一步,写出一本让所有人都能读懂的宇宙科普书。

1988年,一本影响深远、成为无数人宇宙启蒙读物的科普书《时间简史》(A Brief History of Time)首次发行,其作者正是斯蒂芬·霍金。这本里程碑式的书籍已经被翻译成40多种语言,全球销量超过1000万册。除去作者本身的巨大影响力,霍金化繁为简的写作方式,成为这本书广受欢迎的另一个重要原因——整本书中,除了著名的质能方程E=mc2,霍金没有使用任何其他公式。这深深启发了克里斯托弗,他决定用最浅显的语言讲述21世纪的物理学家对宇宙的认知。

2015年,克里斯托弗的新作《极简宇宙史》(The Universe in Your Hand)问世,其中文版也于2016年3月发行。与导师在《时间简史》中所承诺的一样,E=mc2也是克里斯托弗在全书之中使用的唯一公式。除此之外,克里斯托弗显然还有更大的野心。他在前沿中这样写道:“在这本书里,我将不会放弃任何一个读者。”

在这本书中,以地球为中心,克里斯托弗带着我们逐层向外辐射,经过正在陨落的太阳表面、飞临银河系中央的巨型黑洞、飞越遥远的星系,抵达人类所能达到的宇宙最远处——散射面。在克里斯托弗的笔下,如果用致密的白矮星做成一个棒球,要重达200吨;与行星擦肩而过的你,就像一只绕着球洞转了一圈的高尔夫球;而宇宙膨胀的过程,可以用火炉熄灭后室温的变化来理解。克里斯托弗将最前沿、深奥的宇宙,塞进一个个生活化的比喻和天马行空的故事中。

举办讲座、与观众面对面交流,成为克里斯托弗传播科学思想的另一种方式。近几年来,他始终乐此不疲地在各地间奔波。克里斯托弗在欧洲各地为举行了100多次讲演、会谈,受众人群超过五万人。在他看来,尽管网络让一切变得容易,但感知宇宙、体验科学魅力的最佳方式,还是现场的聆听与互动。克里斯托弗演讲时的个人魅力,以及他对全新技术手段的应用,是他的讲座广受欢迎的关键。今年10月,中国观众也将有机会与克里斯托弗面对面。10月22日北京天文馆、10月23日清华大学、10月24日北京十一学校,克里斯托弗将在3场讲座中带领观众探索宇宙的微观与浩瀚、见证宇宙的历史与未来。

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