《史蒂芬霍金：友誼與物理學的回憶》，[美]列納德·蒙洛迪諾 著，徐彬 譯，湖南科學技術出版社2021年12月版。
我在聖瑪麗大教堂跟史蒂芬·霍金做最後的告別，這所教堂位於劍橋老城之中，已經有500年的歷史。那是2018年3月。我坐的位置在過道邊，當他的遺體從我身邊經過的時候，我感覺似乎是最後一次同他攀談。然而，一具棺材將他與我以及其他哀悼者隔開了。在他來到世上76年後，這具棺材最終也將他與物理世界的危險和挑戰隔開。
史蒂芬·霍金與列納德·蒙洛迪諾。（《史蒂芬霍金：友誼與物理學的回憶》內頁插圖）
史蒂芬相信，人死後一切都會成為虛空。人類建築屋舍，創造理論，養育後代，與此同時，時間長河的浪濤將這一切裹挾向前，但是人的肉體則被時間的長河拋在後面。我個人也持這種觀點。然而，在棺材從我身邊經過的剎那，我忽然覺得，棺木中的他仍然與我們在一起。這是一種奇異的感覺，讓我有些恐懼。
理智告訴我，史蒂芬短暫的生命已經終結，而我的生命，不久也會終結。物理學告訴我，有朝一日，不僅僅是我們所珍視的物品，而且包括我們意識到的一切存在之物，都會消失。我知道，即便是我們的地球、太陽以及我們的銀河系，在宇宙中存在的時間都是有限的，在大限到來的時候，一切將歸於塵土。然而，想到永恆的未來，我還是在內心向史蒂芬表達了我的愛以及美好的祝福。
我低頭看了一眼葬禮的安排表，上面印有史蒂芬的頭像，他一臉滿足的表情。我想到了他的力量所在，想到他對其他人表達肯定時露出的笑容，以及表達不贊同的時候做出的怪相。我想到了我們曾共度了很多美好的時光，沉浸在我們都熱愛的事業中。我想到了當我們談起一些特別出色的點子，或是我從他那裡又學到了新東西時所體會到的滿足感；此外，我也想到了有時候我竭力想說服他，而他絕不退縮，讓我無可奈何的情形。
史蒂芬·霍金與他的父親，1942年。（出版社供圖）
史蒂芬雖然身體不便，但他善於攪動物理學世界，善於向公眾介紹物理學知識，在這些方面他舉世聞名。但是，公眾可能意識不到，對於一個無法行動，而且甚至無法說話的人來說，維繫一段長期的友誼，建立深厚的人際關係，以及尋找到自己所愛的人，有多麼困難。史蒂芬知道，滋養他，並讓他保有對生命的熱愛的，不僅僅是他的物理學，也有人與人之間的關係和愛。而且在這方面，他也非常成功，超出了一般人的預料。
葬禮上有些親友的悼詞提到了一件不無諷刺的事：史蒂芬不相信上帝，但其葬禮卻是在教堂裡舉行。在我看來，這完全說得通，因為雖然史蒂芬堅信科學定律主宰著自然界的一切，他同時也是深深相信靈性的。他相信人類具有靈性。他相信，每個人都有情感和道義上的靈性，這使得人與其他動物區別開，也使每個人和他人區別開。一個人，如果相信人的靈魂並不是某種超自然的產物，而是大腦的產物，這麼做並不會貶低其內心的靈性。為什麼會這樣呢？對於史蒂芬來說，他其實既不會說也不會動，他只有他自己的靈魂。
史蒂芬喜歡說：“我這個人最好的品質就是倔。”對此，我無法反駁。這份“倔勁兒”使他能義無反顧地研究他所研究的觀點，那些觀點當初看起來沒有什麼前途，而且很多人對之不屑一顧。這份倔強也使他的靈魂能在一個不自由的皮囊裡自由地起舞。史蒂芬的壽命已經超出了給他治療的幾乎所有醫生的預期，但是在2018年3月14日，這顆恆星還是燃盡了。
此刻，我們都來跟他說再見。他的家人、朋友、護士以及同事都來了。他長我13歲，很多人覺得他幾十年前就支撐不下去了，而且他經常因肺部的致命感染而入院。但是在我心裡，我一直都覺得他會活得比我更久。
我是在2003年他聯絡我之後才認識他的。他問我能否考慮跟他合作撰寫科普書。他讀過我寫的幾本書，包括《歐幾里得之窗》，講的是彎曲空間，以及《費曼的彩虹》，講的是我跟費曼這位傳奇物理學家的私人交往。他說他喜歡我的寫作風格，另外，他注意到我也是個物理學家，所以我能明白他研究的內容，他特別看重這一點。當時我無比驚訝，感到受寵若驚。隨後的幾年中，我倆一起合作寫了兩本書，而且成了好朋友。
我們合作的第一本書是《時間簡史（普及版）》。那本書並不是從頭開始寫的，而是基於史蒂芬此前出版的科普名作《時間簡史》進行改寫和更新。他之所以這麼做，是想讓《時間簡史》更易懂。加州理工學院的理論物理學家基普·索恩也是史蒂芬的密友，他曾跟我說，一個人懂的物理學越多，就越是讀不懂《時間簡史》。史蒂芬則從另一個方面表達了大約同樣的觀點。他說：“這本書人人都買，讀完的卻屈指可數。”
後來，《時間簡史（普及版）》在2005年出版，當時我在加州理工學院任教。史蒂芬住在英國，但是他每年都來加州理工，一般一次住上2到4周的時間。借他學術訪問的這些時間，外加電郵往來，就足以讓我倆完成該書的寫作。這本書，以及《果殼中的宇宙》，還有其他幾本書的內容，都是基於他在20世紀七八十年代所作的研究。
《時間簡史（普及版）》，[英]史蒂芬·霍金 [美]列納德·蒙洛迪諾 著，吳忠超 譯，湖南科學技術出版社2006年1月版。
但是在《時間簡史（普及版）》出版之後，我們決定一起再寫一本書，題目為《大設計》。這本書計劃談一談他最近一些年的研究成果。我倆計劃從頭開始，介紹他還未跟公眾細說過的一些新的理論，此外這本書還將涉及一些非常棘手的問題，比如平行宇宙的理論，這一理論認為宇宙可能是從虛無狀態中產生的，而且自然法則似乎恰好按照生命存在所必需的各種要求對宇宙進行了最佳化和調整。很明顯，這次的寫作跟《時間簡史（普及版）》完全不同，是從零開始，因此我們需要拿出很多時間面對面地工作，所以我定期從美國加州飛到英國劍橋，和史蒂芬一起寫作，直到我們在2010年最終完成此書。
史蒂芬職業生涯的大部分時間都用在完成愛因斯坦未竟的事業上。1905年，愛因斯坦提出了我們現在所說的“狹義相對論”。當時他25歲，一邊從事專利稽核的日常工作，一邊業餘從事物理研究。相對論揭示了自然界許多奇異的秘密：距離和時間的測量是相對的，取決於觀察者；物質是能量的一種形式；沒有什麼能比光移動得更快，如此等等。但該理論有一個問題：狹義相對論沒有直接解決引力問題，但它規定了宇宙中速度的極限是光速，這與牛頓的理論相矛盾。在牛頓的理論中，力的傳播是瞬間實現的——也就是說，是以無限快的速度傳播的。
愛因斯坦一直在研究這一對矛盾。是相對論必須做出改變？還是必須放棄牛頓的引力理論？事實證明，這兩方面都要進行改變。他花了10年時間研究這個問題，其間從專利局辭職，並陸續到伯爾尼、蘇黎世、布拉格和柏林的大學任教。
1915年，愛因斯坦完成了他的新理論，即“廣義相對論”。這是對狹義相對論的一次全面的修正。廣義相對論是狹義相對論的延伸，其中明確地考慮到了引力的影響。廣義相對論與牛頓理論的諸多不同之處之一，是它糾正了牛頓理論的一個原則，即引力是瞬間傳播的。根據廣義相對論，引力以類似於光波的形式傳播，傳播的速度是光速，因此遵守狹義相對論的速度限制。具有諷刺意味的是，儘管當初愛因斯坦建立廣義相對論的推動力之一就是對引力的傳播做出令人滿意的描述，但引力波卻是他的這一理論最後被實驗證實的一個效應。順便說一下，由於對引力波實驗的“決定性貢獻”，基普·索恩與他人分享了2017年的諾貝爾獎。
為了解釋行星為什麼會繞軌道執行，以及物體為什麼會下落，牛頓想象宇宙中存在一種力，他稱之為“引力”。引力作用於所有物質，使其相互吸引，並導致物體的路徑偏離它們的“自然運動”方向，即沿著直線運動。愛因斯坦向我們表明，牛頓理論所描述的只是一個近似的圖景，其背後存在一個更深的真理，根據這個真理，引力現象可以用一種截然不同的方式來描述。
根據愛因斯坦的理論，物質和能量並不是透過力的作用而產生吸引力。相反，它們只是導致空間彎曲；而空間的曲率反過來決定了物質如何運動以及能量如何傳播。物質作用於空間—時間，空間—時間也作用於物質。正是這種相互作用使得廣義相對論的數學計算變得非常之難。
為了建立這一理論，愛因斯坦必須學習和掌握一門在當時還很模糊的數學，研究彎曲空間的非歐幾里得幾何。在他努力完善廣義相對論的10年時間裡，愛因斯坦不得不反覆進行嘗試和試錯，假設該理論可能具有的形式，計算他臨時理論的結果，並對自己的想法提出批評。在通常的情景下，牛頓的理論提供了一個很好的近似結果，因此，過了好幾個世紀才有人注意到其存在缺點。但是在高速區域，或者物質和能量高度集中的區域（因為這樣的區域引力很強），人們就不能使用牛頓的理論了。
如今，狹義相對論被應用於物理學的許多領域，但是，只有在有限的情景下，我們才需要使用廣義相對論來解釋。其中最重要的兩個情景是關於黑洞和宇宙的起源。幾十年來，這些理論似乎都遙不可及，根本無法進行實驗來驗證。人們認為，早期的宇宙是極其遙遠的過去，對其進行研究很難做出成果，而且，就連愛因斯坦本人也不願意接受黑洞理論，認為它們只是數學計算所產生的奇特結果，不會是真的發生在自然界的現象。結果就是，在愛因斯坦1915年發表廣義相對論論文之後的半個世紀裡，這些觀點基本上都無人問津，廣義相對論被淹沒在科學的死水裡。
不過，物理學家們普遍持有的想法沒有阻止史蒂芬。他的第一部著作實際上是一部與他人合著的專業書，題為《時空的大尺度結構》（The Large Scale Structure of Space Time），主要是關於彎曲空間以及描述它的數學的。讀大學時，我讀過該書的大部分，感覺其內容引人入勝，但是該書內容較為艱深，需要細嚼慢嚥。有時讀懂一頁書可能需要一個小時或更長的時間。
黑洞和早期宇宙這些內容都令史蒂芬著迷，於是他把有關的物理學作為自己的主要研究領域。他早期的工作對其他一些研究者產生了巨大的影響，並引領了沉睡的廣義相對論的復興。他後來的發現涉及相對論和量子理論之間的相互作用，這些發現幫助創立了“量子引力”這一研究領域。
史蒂芬的一生都獻給了這些思想和現象。他證明，這些話題值得研究，並且他從未止步，一直致力於尋找新的發現。經過40年的思考和努力，到史蒂芬決定寫《大設計》的時候，他相信自己終於找到了職業生涯開始時所遇到的最棘手問題的答案——宇宙是如何開始的，為什麼會有宇宙，為什麼物理定律是這樣的？我們寫《大設計》的目的，就是向公眾解釋他所給出的回答。
《大設計》，[英]史蒂芬·霍金 [美]列納德·蒙洛迪諾 著，吳忠超 譯，湖南科學技術出版社2011年1月版。
你如果準備和某人合作，共同做一個你所熱愛的專案，你倆的思想必須相融相通。而且幸運的話，你們的心也將變得相融相通。透過這場合作，我們成了朋友。一開始，我倆只是個“智慧聯盟”，其後，這種共事關係變成了一種私人關係。我一開始感到很驚訝，但又認識到其實本不該為此感到驚訝，因為史蒂芬不僅在尋找宇宙的秘密，他還在尋找可以分享這些秘密的人。
史蒂芬小時候常被其他男孩欺負。他的一位高中同學說：“他個子小小的，看起來像只猴子。”成年後，他被囚禁在一個失去正常機能的身體中。他以幽默對抗他人的霸凌，以內心的力量對抗身體的殘障。凡是瞭解史蒂芬的人，都無法不被他強烈的個人品質或他在科學上的慧眼所影響。
史蒂芬·霍金與湖南科學技術出版社贈予他的雙面繡像，2017年。（出版社供圖）
本書接下來將分享我和史蒂芬一起工作的經歷，以及瞭解他併成為朋友的經歷。我希望能在書中闡明，是什麼讓他成為一個如此特別的物理學家，以及如此特別的一個人。他到底是個什麼樣的人？他是如何應對疾病的？他的殘障之身是如何影響他的思維的？他對待生活的方式以及對待科學的方式，有何特異之處？是什麼啟發了他，他的想法最初是如何產生的？他主要的科學成就是什麼？這些成就在整個物理學中處於什麼位置？理論物理學家到底在做什麼？他們是怎麼做的？以及他們為什麼要做這些研究？
隨著我和史蒂芬一起工作的時間日漸增長，我對所有這些問題都有了新的看法，這也包括那些我本來就有自己看法的問題。我會在本書中回顧我們在一起的時光，重溫他生活中的亮點，並跟大家分享我所學到的東西。
本文為《史蒂芬霍金：友誼與物理學的回憶》的序言部分，已獲得出版社授權刊發。文中所用圖片均由出版社提供。
作者丨[美]列納德·蒙洛迪諾
摘編丨安也
編輯丨商重明
校對丨劉軍
