今年是剑桥建校八百周年。从年初开始,剑桥城就洋溢着一种节庆的气氛,主要街道都悬挂了校庆的各类装饰。在人类文明的漫长历程中,只有雅典的柏拉图学园(自公元前4世纪起,达900年之久)和亚历山大科学院(自公元前3世纪起,达600年之久)能与其相互辉映。近世的哥廷根和普林斯顿在学术上也有关键的贡献,但历史毕竟相对短暂。
剑河自格兰切斯特村蜿蜒而上。经世代住民的不懈努力,建筑水闸,疏通河道,才在一片沼泽上形成了今日剑桥的地貌。八百年前,一群逃离牛津的师生来到剑河北岸的堡丘,创建了这所大学。几百年间,虽剑河两岸陆续建成的三十余所学院,大学内外仍是古树参天,牛群徜徉于沼泽草场。雕花铁门之上,金色的院徽闪烁,各学院内绿草如茵,繁花绚丽。时光在静谧中流淌,岁岁年年。
英伦俗称翡翠岛,岛虽不大,但也有些好去处,比如伦敦城,温莎堡,牛津,莎士比亚故乡,而剑桥为其中之一。这座翡翠岛上有千百个乡镇,这些乡镇在外貌上与剑桥并无太大差别,惟有此地孕育了无数文化巨人。人们穿行在古老的街巷中,欣赏瑰丽辉煌的建筑,前贤遗迹处处。多少世纪以来,又有多少剑桥人引领着世界学术的潮流。当你走过三一学院牛顿花园旧址,也许有人会指点出一棵苹果树,那是从牛顿的故乡伍尔索普领地接植而来。若走进雷恩图书馆,人们还能看到牛顿的许多遗物---怀表,记帐本,拐杖和校正的《原理》初版。卡文迪许实验室保留着麦克斯韦的书桌,汤姆孙发现第一种基本粒子电子的装置,卡匹查为卢瑟福雕刻的鳄鱼。达尔文,这位和牛顿并排地安卧在西敏寺的巨人毕业于基督学院,而那座学院中的一棵桑树曾为密尔顿唤来了诗歌的缪斯。去王家大道附近的鹰吧内畅饮,外墙上镶着克里克和华特孙宣布发现DNA 双螺旋结构的纪念标志。
剑桥有两个教席体现着它悠久的科学传统。一个是卢卡斯数学教授,而那个时代的数学是指自然科学。牛顿的恩师贝娄首任这教席,后由牛顿继任。另一个是卡文迪
二十世纪科学的最重要进展是发现了量子论和相对论。哥廷根和哥本哈根是量子论的发源地,而狄拉克对量子论的建立有极重要的贡献。爱因斯坦几乎单独地发现了相对论。1919年西非日食时,爱丁顿观测到光线被太阳的偏折。广义相对论由此获得证实,从而超越了牛顿的引力论。爱丁顿虽未担任过
1962年霍金从牛津本科毕业,他在21岁生日时被诊断得了卢伽雷病。他来到剑桥的本意是为了追随霍伊尔,但最后却由西阿玛指导他。霍伊尔是剑桥天文研究所的创始人,性格古怪,不少人认为其暴烈性格使他莫名其妙地丢失了诺贝尔奖。霍伊尔是稳态宇宙模型的提出者之一,大爆炸模型就是他给竞争模型起的诨名。他晚年隐居乡间,也从那里发表文章。2000年10月我通过他的学生纳里卡和他联系,收到一页从乡村发来的非常模糊的传真,不久他就去世了。西阿玛是狄拉克的学生,狄拉克通常躲在圣约翰学院里潜心研究,他的主要研究方向是在量子论的框架中,而霍金的博士论文主题是在经典框架中---广义相对论的奇性定理。当时霍金还未开始量子引力的研究,所以很少见到狄拉克。我在剑桥时,狄拉克已移居佛罗里达,他夏天才回剑桥避暑,但我从未遇上。
1965年,霍金和其患难与共的妻子简在小圣玛利巷6号租了一个公寓,那里距离银街的应用数学和理论物理系不足百米。为了轮椅通行方便,系的后门特地为他修了一段斜坡。小圣玛丽巷位于教堂和剑桥的最古老的彼得学院之间,一百多米长,公寓面对着学院教堂的墓地,进进出出,常看到残碑古树。霍金在这里完成了他一生中几个最重要的研究,并和彭罗斯一起证明了广义相对论的奇性定理,由此证伪了俄国科学家兰道的学生栗弗席兹的结果。简单地说,在非常合理的假设下,爱因斯坦场方程的解一定在时空中存在奇点,这就是时空的边界,而这种边界是不可能被修补的。大爆炸奇点和黑洞中的奇点是最著名的例子。这项研究在数学技巧上非常抽象,而物理意义又非常深刻,一下子就为霍金在国际学术界赢得极高的声望。
1973年霍金证明了黑洞视界面积定理,黑洞在演化和合并过程中面积不减。这个结果使人把黑洞的面积和热力学中的描写系统无序度的熵相类比。他把自己在经典引力论中的结果都纳入和埃里斯合著的《时空的大尺度结构》一书中。
1974年 霍金思考量子论对黑洞的效应,这是他首次涉及量子论,发现黑洞象黑体那样辐射。黑洞质量随辐射而降低,其温度不断升高,而辐射加快直至最后爆炸。这个场景刚好和经典的坍缩吸积过程相反。爱因斯坦晚年致力于统一自然的所有四种力,之后全世界许多最好的头脑为此继续奋斗了几十年,迄今尚未成功。令人吃惊的是,霍金却在无意之中实现了另一种意义上的统一, 在他的黑洞辐射场景中量子论、引力论和热力学被统一起来了,这是前人从未预想到的。霍金黑洞辐射理论是有史以来最美丽的理论之一。惠勒曾经说过,读霍金的论文犹如口中含着一块糖。
我想在霍金写下黑洞温度的公式时,他一定体验到其剑桥前辈麦克斯韦写下电磁场方程,狄拉克找到相对论性电子方程时的那种快乐,这种快乐是世间任何富翁和权势人物得不到的。
在小圣玛利巷居住的十年间,霍金的大儿子罗伯特和女儿露西相继出生,又由于病情发展,公寓的逼仄使他无法忍受。幸运的是,他的学术声望的发展超过病情发展。1966年霍
和雷斯交谈时曾提起诺贝尔奖从未颁给相对论理论工作,30年过去了,依然如此。当时我上他的宇宙学课,现在他已成为英国天文第一人。今年再见他还是在三一学院的一次高桌晚餐上。我们作为来宾,他是主持人。现在他不仅是三一学院的院长,而且还是皇家学会会长。他因长期从事天文研究,皮肤明显地比在座的各位苍白,满头银发正是岁月流逝的标记。
强德拉塞卡是印度人,也是诺贝尔物理奖的获得者。1930年他从印度首次前往剑桥,在航船上,他算出了白矮星的最大质量为1.44太阳质量,恒星在超新星爆发后余下的质量若超过这个极限就会形成中子星或黑洞。这是一个非常重要的结果,但爱丁顿强烈反对其坍缩星的研究,而欧陆科学家却袖手旁观。然而当剑桥纪念爱丁顿时,请他来作纪念演讲,他还是不计前嫌,特地从芝加哥赶来。直到1985年,他才得到诺贝尔奖,而与他分享诺贝尔物理奖的否勒在自传中承认霍伊尔在他的得奖工作方向的开创之功。
我愿意在此提到另一位剑桥人,那就是巴基斯坦人萨拉姆。他因对弱电统一理论的贡献而获得诺贝尔奖,后来担任了意大利的里雅斯特国际理论物理中心的主任。他是一位善良的老者,我离开剑桥后到欧美各国游学,得到过他的支持。他还曾为我给国内发电传,并告我传真已发而且得到回应。这两位都已去世。
我当时住在克朗默路7号,房东告诉我前房客强德拉塞卡和诺伯特·维纳(昔日神童,控制论的鼻祖)的一些轶事,比如维纳戴着一副极厚的眼镜,在聚会时不停说话,并且不停地吃东西。
从住处到银街要经过塞德维克路。一天清晨,我正坐在路旁长凳上看书,一位清秀的绅士用中文走上前问候,并作了自我介绍,还送我一张名片。恕我孤陋寡闻,这是我第一次知道有名片这种东西,上面写着马悦然,他说他是从瑞典来看望李约瑟的。他的名字很容易记忆,但我居然不知他为何方神圣,后来才知道这位绅士是几乎所有中文作家都极想认识的。
我傍晚散步有时会遇到霍金,有一回他特地把轮椅边陪同他的约纳逊·琼斯向我作了介绍。当时约纳逊是唱诗班指挥,显得非常温和,他帮助霍金家庭料理家务。后来约纳逊成为简的第二任丈夫。
霍金从家里驾着轮椅进入国王学院,出学院,沿国王大道,皇后巷,穿过银街,从应用数学和理论物理系后门的斜坡来到办公室。银街交通繁忙,有一回他的轮椅被小汽车撞翻,情况极为危险。他通常11时上午茶时到达,晚上7-8时再原道回家。他的电动轮椅座位之下是电池和他的公文箱,他驾驶轮椅独来独往。那个时代,那种轮椅还是非常稀罕,我也是头次见到,但与他现在的相比却简单得多了。
这是校园里最美丽的一段路,巍峨的国王大教堂在剑河留下倒影,依依垂柳之下,游船渐次穿过银桥,数学桥,国王桥,克莱尔桥,三一桥,叹息桥和抹大拉桥,人们在船上可从容领略两岸古老学院的风光。国王大教堂哥特式的教堂直插云霄,穹顶薄如蝉翼,二十多年前,我曾攀登过,从上面俯瞰全城。
平安夜,我来到剑桥国王教堂。教堂内烛光荧荧,唱诗的男孩内穿红衣,外罩白袍,领口袖口下摆仍露出鲜红色的衣边。十二月的剑桥很冷,但是当亨德尔的弥撒亚响起的时候,似乎吹过一阵暖风,在冷湿中缩手缩脚的剑桥镇舒展开来。传统的歌曲和场景让剑桥人松了一口气,旧年即逝,无论好坏。
圣乐开始是纯净无瑕的男童声领唱,歌声撞击着教堂的每个角落,直冲云霄。合唱随之而起,弹跳如小鸟般地轻灵,瓮音如洞穴般地宽广。高音明亮饱满,中音温婉有致,低音深沉凝聚,混声和谐安穆,强弱声收放自如,饱含着圣洁的诗意。在这个世界上,我还未曾听过如此美丽的天籁之音。 之后二十多年,每当回到剑桥,我都争取来听一次国王教堂的圣歌。
1979年我来到剑桥后不久,霍金就被选为卢卡斯数学教授。这时他的主要兴趣是引力热力学,量子引力和极早期宇宙。他指导我的博士论文的方向便是有关极早期宇宙中的,相变泡碰撞的引力效应和暴胀宇宙的黑洞形成。在此期间,他开始创立发展无边界量子宇宙学,试图一劳永逸地解决长期困扰人类的第一推动问题----宇宙创生。霍金认为,他的这个贡献甚至比黑洞辐射更重要。还有什么问题比宇宙创生更重要呢?
我在博士论文完成后跟随他作量子宇宙学的研究。1984年初,我获得博士学位。在我离开剑桥之后,他和我合作的宇宙创生波函数的数值解才发表。我后来对黑洞创生以及量子宇宙学中的时空维数的研究,甚至论文的写作方式都深受他的影响。
霍金的卢卡斯数学教席前任是莱特希尔。他虽然不是相对论家,其生平也相当有趣。我初到剑桥时曾和他有过交道,不久他即离开剑桥去伦敦工作。莱特希尔会多种语言,其钢琴演奏水平可以举行高级音乐会。他不仅是智力上的巨人,也是体力和心理上的巨人。他曾多次成功地完成自称的“探险式游泳”,这种活动通常持续十个小时,其间会遭遇急流和其他危险,但从不使用救生船陪伴,也不涂防鲨油。有一次,他环游西西里以北的第勒里安海中的斯特隆波里火山。在环游中,火山喷发了14回。这个火山是附近海域七座火山中最美的一座。1996年我曾目睹了它完美的圆锥形山体,以及喷发时橘红色熔岩流入海底的壮观。但从未想到莱特希尔曾那么勇敢地在此处探险过。莱特希尔于1998年7月17日作第七次环游英吉利海峡,在萨克岛附近,因心脏衷竭去世,而他首次环游此岛时已经年近五十。
我离开剑桥前夕,天文研究所的伯纳德·卡尔邀我吃饭。有意思的是,他不但通知了我,还通过霍金提醒我不要忘记。卡尔早些年跟随霍金研究早期宇宙黑洞的产生,霍金当时认为,由恒星坍缩形成的黑洞温度太低寿命太长,只有从在早期宇宙形成的小黑洞才有希望观测到霍金辐射,而后来霍金让我研究极早期即暴胀宇宙的黑洞产生。离开剑桥后,我的一个主要研究兴趣是黑洞和宇宙同步从无中生有,所以在学术上我们有共同话题。但是当晚谈话并未涉及这些,只讲东西方文化差异。卡尔一直留着大胡子,当时他正和一位身患白血病绝症的日本女友同居。饭间他还拿出一张速写肖像画,这张画把他的脸庞和神态刻画得极为生动。他告诉我,那张画出自费恩曼之手。1975年,卡尔陪同霍金去加州理工学院,在听霍金作黑洞辐射的报告时,费恩曼随手画下,那张画像的周围还潦草地记下一些霍金的公式。讲演之后,费恩曼随手把它丢弃在垃圾桶里,他把它捡起,保存至今。
1988年后,因《时间简史》的出版,霍金的名字已远远地超出学术界而家喻户晓。他自己调侃过:“我不知道我是否最杰出,但我肯定是最容易被人们认出来的。”正如2002年夏他在杭州河坊街钱塘人家晚宴上对我说的:“1985年我来中国时,我在大众中还不出名。人们围观我,因为对我坐在轮椅上感到好奇。”
1997年我在罗马东南郊阿尔巴诺湖畔的梵蒂冈天文台度学术假,霍金邀我重访剑桥。我选择在剑桥最美丽的季节-----复活节造访,并住在照顾他近二十年的老护士戈德文女士家中。那时他只能完全倚赖电脑和语音合成器交谈了。他告我,他已经和简离婚并和伊莱恩结婚,并很想到中国看看。我回国后和一些大学和机关联系,但是他们的急功近利的做法使我很失望。
2004年我再次应霍金邀请来剑桥度学术假。他请我上一家希腊馆子吃饭,看电影,并到他的华兹华斯小树林23号新家喝茶聊天,直至凌晨两点。圣诞节前后,我留在剑桥的研究生同学忽然打电话告诉我,霍金西路5号的旧居已被拆除,而我无意间在其被拆除前两周拍下了照片。这个地方凝聚着霍金一家和我们的许多记忆。后来听说简曾向学院要求保护过。我们都为当局的短视叹息不已。2009年,我再次来到此地,看到一幢极富现代气息的史蒂芬·霍金大楼,似乎补偿了一些怅然若失的情绪,而纪念1982年极早期宇宙学剑桥讨论会召开25年的会议即是在此大楼中召开的,时光如梭!
这个学院由龚维尔和基斯于1348年和1557年两次建立。我们在七点多来到学院饭厅,坐在轮椅上的霍金披着黑色学袍,因为我是来宾,只要穿戴严肃也就可以了。霍金说:“我们来得挺早的,是吗?”饭厅里学生的餐桌南北走向陈列,到达时还有不少学生在就餐。一张古老的高桌东西走向,排在餐厅的南头。所谓高桌只不过是地板比整个大厅高出一个台阶而已。
餐厅的东西两边墙壁上挂满了学院的历史名人,最引人注意两幅巨象却是当代人物霍金和李约瑟全身象。李约瑟着一袭长袍,鹤发童颜,他曾任学院院长。三十年前我读研究生时,他的研究所只是一幢较大的民居。记得那幢民居里除了堆积如山的中文书外,还悬挂着一幅徐悲鸿的画,想必是他在于四十年代在重庆时得到的。他和海峡两岸的华人学者都有深厚的友谊,他的文章中曾提到和钱临照的交往。他给我签名是“十宿道人”,他写得一笔好汉字,但中文讲得很慢。
龚维尔和基斯学院具有从发现人体血液循环的哈维到克里克的古老医学传统。威廉·哈维就于1628年出版了有关著作,他的塑像就镶嵌在对街的教堂的墙上,而饭厅玻璃窗上的图案就是纪念克里克的1953年和华特森发现了DNA的双螺旋结构。李约瑟是胚胎学的鼻祖。
餐厅里的学生逐渐离去,大约7点45分全部就餐完毕。这时一群穿戴雪白的女孩如流水般涌进餐厅,她们急速地将学生就餐过的桌面收拾干净,又利索地象潮水一般退却,只听见裙裾窸窸之声,其青春活力给人留下了深刻的印象,多年之后我对那个场景依然记忆清晰。
服务员们看到霍金前来,又都围上来想用手机和他合影,霍金非常高兴地满足这些白衣姑娘的要求。其他研究员和来客渐渐地来到餐桌旁,并向霍金打招呼。侍者早已把高桌上巨大的银烛台上的白腊烛点亮,烛光灼亮,并发出轻微的爆裂声。
我已记不清上了几道菜,因为这顿饭我只草草地吃几口,全部精神集中在和霍金的交谈。他由护士给他喂饭,一面用电脑和我交谈,论题极为广泛,讨论了他2006年夏天来北京开会的日程和接待,团队中随行人员名单,前两次到中国访问对几个城市的印象,甚至谈及我的身世及以后的打算。他表示希望我和妻子杜欣欣能在北京全程陪同他。次日他让私人助理用电邮通知大会,信息原文如下: “Professor Hawking would like his former student, Zhong Chao Wu and his wife Linda Du to greet him at Beijing airport and accompany him throughout his stay in Beijing until his departure from Beijing airport on 24th June. He would also like Zhong Chao Wu to do the translation work on all his lectures and help with communication for the group.”
因为是私人交谈,他没有使用语言合成器,我们看着他的电脑屏幕上对话,周围的人根本不知道他在说什么,其精力之佳和兴致之高与健康人无异,我后来作了备忘录。谈话期间,我放在桌子上的《时间简史(普及版)》的封面滴上了许多烛油。由于专注交谈,我竟然毫无觉察,直到坐于对面的研究员的提醒。
正餐结束后,我们又到另一厅内喝咖啡,主要是谈论他的著作。我问他何不将近年的讲演稿集成一书。他说,《果壳中的宇宙》一书即是讲演稿集成。期间他还和学院中的熟人简短交谈。
那晚谈到十一点,我们出了学院大门,轮椅沿着三一道南行,到达圣玛丽街,
这年刚好是霍金当选为这个学院的研究员四十周年。
在霍金的周围还有许多人物。彭罗斯是霍金的亦师亦友。他对引力物理有许多根本的贡献,但他更著名的成就仿佛是1974年发现了“彭罗斯镶嵌”,它仅用两种胖瘦菱形就能把平面非周期地镶满,同时具有五重旋转对称性。这是对从希腊时代起熟知的周期镶嵌问题的极重要的发展。
霍金在剑桥的最主要合作者是盖瑞·吉朋斯,他们共同研究了德西·特时空的热力学。2005年我曾陪他们夫妇在浙江旅行。使我非常吃惊的是,他对保存在杭州孔庙中的中国最早的一张天文图非常有兴趣。参观兰亭以及登上天一阁的宝书楼时,他居然记住了康熙的印玺图案。回到剑桥之后,他还找到了很多杭州名胜的古书复印给我。我曾问他为何雷斯已封了勋爵,而霍金却没有?他说,霍金认为被封爵的其中一些人并不合格,所以他耻于为伍。我又问他,霍金对你的最大影响是什么,他说是在追求科学真理中不屈不挠寻根究底的精神。他告诉我,他与莱布尼兹同日生(
霍金的另一位合作者是乔治·埃里斯。1999年我受他的邀请访问了南非的开普敦大学,顺便游历了维多利亚大瀑布,东非大裂谷和动物大迁徙等许多奇观,非洲大陆给我留下了非常美好的印象。埃里斯是南非乃至非洲大陆的最好的数学物理学家。他热衷于摆脱南非的种族隔离事业,是曼德拉的好友。我在梵蒂冈等许多场合遇见他