作者|巫不苦，旅居法蘭西攻讀物理學(xué)專業(yè)，愛好歷史和經(jīng)濟(jì)學(xué)。

1993年，霍金出現(xiàn)在當(dāng)時(shí)熱播的電視劇《星際迷航》之中，與牛頓、愛因斯坦一起玩撲克。劇中的大塔少校說：“我就是很好奇，想看看歷史上三個(gè)最偉大的頭腦是怎么打牌的?！?/p>

電視節(jié)目里霍金與牛頓、愛因斯坦坐在一起談笑風(fēng)生，現(xiàn)實(shí)中，人們同樣喜歡把牛頓、愛因斯坦和霍金相提并論，可見世界早已認(rèn)同了霍金對(duì)人類科學(xué)和文明的貢獻(xiàn)。

每一個(gè)時(shí)代，都有注定超越時(shí)代的人?；艚鹨运⑷醯纳碥|，偉大的思想，改寫了我們的時(shí)代。

斯蒂芬·威廉·霍金(Stephen William Hawking)，1942年1月8日出生于英國牛津一個(gè)知識(shí)分子家庭。父母兩人同樣畢業(yè)于牛津，兩人在學(xué)校相識(shí)，后結(jié)為伉儷?；艚鸬母赣H是知名的熱帶病專家，母親則研讀哲學(xué)、政治和經(jīng)濟(jì)。

霍金先后畢業(yè)于牛津大學(xué)和劍橋大學(xué)，從事宇宙形成、宇宙發(fā)展的基本法則等課題研究，在他后來的研究中，霍金以其黑洞理論和宇宙大爆炸理論而知名。他曾和物理學(xué)家彭羅斯一起，嘗試用理論模型證明，愛因斯坦廣義相對(duì)論中提到的空間和時(shí)間，開始于宇宙大爆炸，結(jié)束于宇宙黑洞的形成，即宇宙不是隨機(jī)的、無規(guī)律的發(fā)展，而是遵循了一定的法則。這一解釋一定程度上統(tǒng)一了廣義相對(duì)論和量子理論，成為二十世紀(jì)人類偉大的科學(xué)發(fā)展之一。

霍金的主要工作都完成于上世紀(jì)六十年末到七十年代初，自二十世紀(jì)初黑洞理論創(chuàng)立以來，一直是整個(gè)理論物理研究的熱門，相關(guān)方面的研究如雨后春筍般涌現(xiàn)?；艚鸬某擅鳌妒Э氐拇蟪叨冉Y(jié)構(gòu)》就黑洞問題展開了深入的探討，霍金的理論研究成果對(duì)當(dāng)時(shí)黑洞和引力領(lǐng)域的研究有重大的促進(jìn)作用，其被引用最多的公式“貝—肯斯坦—霍金熵方程”，就是用來證明黑洞的表面積和熵類似，永遠(yuǎn)要大于黑洞本身和黑洞吞入物體的表面積或者熵之和。

霍金認(rèn)為他自己一生的貢獻(xiàn)是在經(jīng)典物理學(xué)的框架里，證明了黑洞和大爆炸奇點(diǎn)（物理學(xué)上把存在又不存在的一個(gè)點(diǎn)稱為“奇點(diǎn)”）的不可避免性，嘗試用理論解釋了宇宙的起源。

1988年，霍金出版科普著作《時(shí)間簡史》，從研究黑洞寫起，在書中談到了宇宙起源和宇宙的終結(jié)形式，該書出版后，全球發(fā)行量達(dá)了1000多萬冊(cè)，雖然該書內(nèi)容艱深，但依然讀者無數(shù)，這本書還被許多看不懂的讀者戲稱為“讀不了的暢銷書”。

2009年6月,霍金特地為“時(shí)間旅行者”舉辦了ー場派對(duì)。他給時(shí)間旅行者寫了請(qǐng)柬,邀請(qǐng)他們?cè)谀硞€(gè)指定時(shí)間到劍橋大學(xué)內(nèi)旳某個(gè)制定地點(diǎn)參加派對(duì)，還專門寫下了派對(duì)的地理坐標(biāo)。但請(qǐng)柬在派對(duì)結(jié)束一年后才發(fā)出,也即是說，只有來自“未來”的時(shí)間旅行者，才能按照請(qǐng)柬上的日期和做標(biāo)參加一年前舉辦的這場派對(duì)。這場派對(duì)除了霍金，當(dāng)然沒有人參加。于是霍金得出結(jié)論，時(shí)間旅行不可能。

這樣的實(shí)驗(yàn)，也許是霍金教授黑色的英式幽默，但這個(gè)“小實(shí)驗(yàn)”（如果不是joke的話），涉及到的時(shí)間和空間旅行，確實(shí)諸多物理學(xué)家、天文學(xué)家、作家探討的主題之一。

早在霍金誕生之前，人類就開始思考如何才能回到過去，其中早期比較有影響的作品之一，是英國作家喬治威爾斯的《時(shí)間機(jī)器》。這部作品誕生的時(shí)間恰好是牛頓物理學(xué)體系所代表的舊時(shí)代走向衰落新的物理學(xué)體系即將誕生的節(jié)點(diǎn)。就在作品發(fā)表后的十年，愛因斯坦發(fā)表了狹義相對(duì)論，為人類開啟了新的世界。

從狹義相對(duì)論到廣義相對(duì)論

牛頓和愛因斯坦的理論體系之間，最根本的沖突就是“時(shí)空觀”。

牛頓認(rèn)為，時(shí)間是智慧生物描述事物變化規(guī)律的參數(shù)（參數(shù)是定量，而非變量），在世界上任何一個(gè)地點(diǎn)，時(shí)間都是恒定的，時(shí)間流逝的速度永遠(yuǎn)不變。而在愛因斯坦看來，時(shí)空卻是相對(duì)的：只要速度足夠快，乃至追的上光速，就可以延緩時(shí)間的推進(jìn)。

1971年，物理學(xué)家喬·哈菲爾和理查·基廷通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)了愛因斯坦的理論設(shè)想。他們將高度精確的原子鐘放在飛機(jī)上繞著世界飛行，然后將讀到的時(shí)間與留在地面上完全一模一樣的時(shí)鐘比較。結(jié)果證實(shí)：在飛機(jī)上的時(shí)鐘走得比實(shí)驗(yàn)室里的慢。

目前跨時(shí)最長的“時(shí)間旅行者”是俄羅斯宇航員謝爾蓋·克里卡列夫（Sergei Krikalev）。他在重力場較小，而相對(duì)地面速度較快的宇宙空間站中生活了八百多天，這期間他向未來穿梭了0.02秒。從此，人類知道了，只需要解決啟動(dòng)資金和技術(shù)性問題，我們就可以穿梭到未來。

然而狹義相對(duì)論只是證明了人類有可能向未來穿梭，還未能從理論上證明人類可以回到過去。十年后，愛因斯坦廣義相對(duì)論的發(fā)表打破了這種限制。愛因斯坦這次不僅沒有對(duì)時(shí)間設(shè)置流動(dòng)方向，他還考慮到速度只是扭曲時(shí)間的一種方法，引力則是另一種。

愛因斯坦在1915年提出的廣義相對(duì)論中指出，如果將地球擠壓到現(xiàn)在一半的大小，地球表面的重力場強(qiáng)度將擴(kuò)大2倍，地球上時(shí)間的流逝也會(huì)放緩到原來的一半。如果繼續(xù)擠壓下去，當(dāng)半徑小于1公分時(shí)，地球?qū)⒆兂伞昂诙础保任覀兺ㄋ滓饬x上理解的“時(shí)空曲率大到光都無法從其事件視界逃脫的天體”。當(dāng)?shù)厍蜃兂伞昂诙础?，地表上的時(shí)間將會(huì)停止，這就好比玉皇大帝所住的天宮，被擠壓到類似黑洞的程度，那么“天宮”的引力場足就足夠大，就可以實(shí)現(xiàn)傳說中所謂的“天宮一天，地球一年”情況。但黑洞也僅僅能夠讓時(shí)間停駐，依然無法使時(shí)光倒流或者回到過去。

因?yàn)槿绻麩o法超越光速，就不可能實(shí)現(xiàn)回到過去的時(shí)間旅行。

根據(jù)狹義相對(duì)論，沒有任何物質(zhì)可以超越光速。但狹義相對(duì)論是建立在平直的慣性參考系下的理論體系，而現(xiàn)實(shí)中的宇宙，存在大量作用巨大的引力場，空間被極大地扭曲變形，這種情況就復(fù)雜得多。

1949年，當(dāng)愛因斯坦在普林斯頓物理研究院工作時(shí)，他的一個(gè)同事哥德爾，發(fā)現(xiàn)了廣義相對(duì)論的一個(gè)解，這個(gè)解允許了“回到過去”的存在。

這一研究成果讓愛因斯坦本人也十分意外。這個(gè)解是一條“封閉類時(shí)空曲線”（Closed Timelike Curve）。所謂“封閉類時(shí)曲線”就是說，時(shí)間旅行者的運(yùn)動(dòng)起點(diǎn)和終點(diǎn)必須是同一點(diǎn)，回到終點(diǎn)的時(shí)間也還是出發(fā)時(shí)的時(shí)刻。換句話說，旅行者從地球出發(fā)，在星際中環(huán)游了一大圈，回到地球發(fā)現(xiàn)，自己所處的時(shí)間仍然是出發(fā)時(shí)的時(shí)間。封閉類時(shí)曲線的提法在廣義相對(duì)論框架里，對(duì)時(shí)間旅行提出了無法反駁的一個(gè)解，但這個(gè)解存在一個(gè)前提：宇宙圍繞一點(diǎn)對(duì)稱且不斷勻速旋轉(zhuǎn)，不存在膨脹，所有的物質(zhì)都繞著一個(gè)對(duì)稱軸勻速旋轉(zhuǎn)。

受到哥德爾的啟發(fā)后，許多科學(xué)家紛紛用數(shù)學(xué)方法求出了，廣義相對(duì)論的方程組在其他特定條件下的解。雖然所有的物理學(xué)家都認(rèn)同了哥德爾等人的推導(dǎo)，但包括愛因斯坦在內(nèi)的大多數(shù)人始終認(rèn)為，這些特殊解應(yīng)該違背了其他的物理定律，現(xiàn)實(shí)的情況，要比為了滿足這些特殊解所需設(shè)置的前提復(fù)雜得多。

“蟲洞”理論給出的解釋

“蟲洞”理論，在1988年由加州理工大學(xué)的索恩（Kip Stephen Thorne）教授完善。

所謂“蟲洞”是指兩個(gè)尾部相連的黑洞，當(dāng)然也可能由一個(gè)黑洞和一個(gè)白洞連接而成（白洞和黑洞相反，其向外噴射物質(zhì)和能量，是一個(gè)只發(fā)射不吸收的天體），其形狀類似將兩個(gè)圓錐形的尖端相連接。由于蟲洞的兩個(gè)終端連接著兩個(gè)不同的時(shí)空，旅行者從一個(gè)黑洞的入口進(jìn)入，通過細(xì)長的瓶頸相連，再從另一個(gè)出口出來，就可以完成回到過去的時(shí)空旅行。

在理論上搭建蟲洞的數(shù)學(xué)模型非常簡單，但至今沒有任何觀測數(shù)據(jù)能夠證明蟲洞確實(shí)存在。即使存在，如何成功且安全地通過蟲洞，也是不小的難題。根據(jù)廣義相對(duì)論的推測，宇宙飛船如果要安全通過蟲洞，蟲洞的直徑至少要達(dá)到十萬千米，才能保證宇宙飛船不受擠壓，變成廢鐵。蟲洞中存在著巨大的引力，物理學(xué)家們通常認(rèn)為，除了光之外，很難有其他能量體或物質(zhì)能夠蟲洞中毫發(fā)無損地穿越。在蟲洞里，宇宙飛船很可能瞬間變成一團(tuán)廢鐵。

最近西班牙科學(xué)家迪斯發(fā)現(xiàn)，有可能存在一種“恢復(fù)性蟲洞”，即物體在從蟲洞終端出來時(shí)，能夠保持原有的狀態(tài)，但這種蟲洞存在的前提條件非常苛刻，現(xiàn)實(shí)里存在的概率幾乎為零。除此之外，除非擁有負(fù)能量來維持蟲洞的開啟，否則蟲洞轉(zhuǎn)瞬即逝。這正驗(yàn)證了霍金對(duì)“蟲洞時(shí)光機(jī)”的著名評(píng)論：

你永遠(yuǎn)不可能建造一臺(tái)時(shí)光機(jī)，除非你有負(fù)能量。

那么人類可以擁有負(fù)能量么？在電磁學(xué)范疇內(nèi)（屬于量子力學(xué)體系），人類已經(jīng)通過卡米西爾效應(yīng)（Casimir effect)的相關(guān)實(shí)驗(yàn)探測到了負(fù)能量。但目前人類所能探測到的負(fù)能量大小，相比于開啟蟲洞所需要的能量值，差了幾十個(gè)數(shù)量級(jí)，換句話說，通過負(fù)能量維持蟲洞，理論上可行，現(xiàn)實(shí)中很難實(shí)現(xiàn)。

霍金對(duì)蟲洞時(shí)光機(jī)的質(zhì)疑還有一點(diǎn)，時(shí)間旅行不僅是物理學(xué)的問題，同時(shí)也存在邏輯悖論。

試想，人類如果可以成功回到過去，也就意味著人類擁有了改變歷史的能力，這會(huì)引起一系列邏輯的怪圈，正如影視作品《前目的地》中所講述：一個(gè)人通過不斷的時(shí)間穿越，跟過去的自己相遇，并且通過變性與過去的自己結(jié)婚，又生下了嬰兒（生下了他自己），但是嬰兒被過去的自己綁架了，又被送回過去，變成了自己的母親，整個(gè)故事陷入了莫比烏斯封閉圓環(huán)，完全喪失了傳統(tǒng)意義上的因果關(guān)系。

無獨(dú)有偶，既然能夠穿越回到過去，那么也就可以穿越的未來或者看到未來。尼古拉斯·凱奇曾經(jīng)出演過一部電影《預(yù)見未來》，就講述了一個(gè)主人公擁有超能力，能夠看到未來5分鐘以內(nèi)發(fā)生的事，其中有一句經(jīng)典臺(tái)詞，值得我們玩味:

這就是未來，每一次你關(guān)注它，它就會(huì)改變，因?yàn)槟汴P(guān)注了未來，又因?yàn)榇?，（未來）的一切都隨之改變。

Here's the thing about the future.Every time you look at it,it changes because you looked at it.And that changes everything else.

這樣的話，同樣正適用于穿越到過去。因?yàn)樗蛩┰降搅诉^去，關(guān)注了過去，所以未來的一切隨之改變了。許多有關(guān)時(shí)間旅行的影視作品中，都提到了時(shí)間旅行者（穿越者）不能影響過去人或未來人生活的規(guī)則，但既然時(shí)間旅行者進(jìn)行了穿越，和當(dāng)時(shí)的人物發(fā)生了聯(lián)系，其實(shí)就已經(jīng)改變了過去或未來的歷史。如果按此推導(dǎo)，這種改變，甚至關(guān)乎穿越者是否能夠合理誕生或合理存在。

但在索恩看來，至少有兩種理由能夠解釋這一邏輯悖論。首先，存在即合理，時(shí)間旅行者并沒有改變?nèi)魏螝v史，在過去的歷史上其實(shí)已經(jīng)出現(xiàn)了時(shí)間旅行者，他已經(jīng)成為了歷史的一部分，穿越到過去也就成了一個(gè)既有的、注定的行為。就像“雞生蛋，蛋生雞”這樣的循環(huán)中的第一只雞是由時(shí)光機(jī)器送到過去的，這就形成了一個(gè)合理的閉合循環(huán)。

另一個(gè)解釋是尚未坐實(shí)的“平行宇宙”學(xué)說，實(shí)際上宇宙是以多個(gè)平行宇宙的形式存在，時(shí)空中發(fā)生的不同事件會(huì)分散到不同的平行宇宙里去，例如：你拋出一顆骰子，落地時(shí)會(huì)得到六種可能的點(diǎn)數(shù)，在拋出的一瞬間，世界朝向六個(gè)方向發(fā)展，這六種可能，分散到了六個(gè)平行宇宙，而當(dāng)骰子落地，你觀測到了的點(diǎn)數(shù)是一點(diǎn)，這只是六個(gè)平行世界中的一個(gè)，即點(diǎn)數(shù)一進(jìn)入的宇宙坍縮了，被你觀察到了，而你無法觀測到另外五個(gè)點(diǎn)數(shù)不為一的宇宙。同樣，回到過去的人，無法避免地改變了歷史，在這個(gè)世界的確有可能會(huì)被闖入者改變，與原來預(yù)設(shè)的發(fā)展相背離，但旅行者只能觀測到自己所在的一個(gè)時(shí)空，而無法得知在其他平行的時(shí)空中發(fā)生了什么，或許在其他的平行世界里，時(shí)間旅行者從未到達(dá)。

關(guān)于時(shí)間的問題，無論自然科學(xué)，還是神學(xué)、哲學(xué)，都有過深入探討。中國歷史上的著名哲學(xué)家惠施曾有歷物十事，講到了一個(gè)“今日適越而昔來”，今天出發(fā)去越國，昨天就到了。如果從時(shí)空穿越的角度去看，也是古人的一種對(duì)時(shí)空概念的大膽設(shè)想。

而哲學(xué)家康德更是把時(shí)間和空間看作了一切事物存在的先驗(yàn)形式，沒有任何存在，能夠脫離時(shí)間和空間，當(dāng)然，康德還留了一個(gè)“自在之物”，仿佛上帝之眼。

正如牛頓晚年篤信了神學(xué)，對(duì)于牛頓、愛因斯坦、霍金一樣的物理學(xué)家而言，他們關(guān)心的不局限于一個(gè)人是否能夠通過某種技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)物理學(xué)上的理論，更是科學(xué)所探索的終極問題。對(duì)于霍金而言，宇宙的起源問題，其實(shí)依然是人類文明，思索千年的時(shí)間和空間問題。