霍金教授在35岁时，虽然半身瘫痪，但已是大享盛名的科学家，被誉为当代世界上最杰出的理论物理学家之一。本文是英国《新科学家》杂志的记者所作的访问记，原载New Scientist，Vol. 178，No. 1101，1978。

在1971年以前，黑洞在天文物理学家们的心目中，只不过是具有理论价值的东西，但到1971年，天文学家在天鹅座发现了一颗星体，它绕着另一颗蓝色巨星旋转，而当炽热的气体掉入这颗星体时，它就辐射出X射线。天文学家们认为这颗星体乃是一个黑洞。自从那时候以来，天文学界的普遍看法，已认为宇宙中可能存在着一系列的大大小小的黑洞，小者可以是仅有微型小泡泡那么小，而大者则可以大到其形状像张大的胃那样能把星球都吞掉。这种种黑洞还可能构成了类星射电源的中心处的能源。

用最通俗的话说来，所谓黑洞，便是指空间中有那么一处，其引力无比强大，任何东西都会被它吸住跑不掉，甚至连光都跑不出去。任何东西或任何人如果掉进黑洞里去，就再也跑不出来，连打求救的信号都来不及。

那么又有谁能对黑洞来进行探索呢？但即便是黑洞的性质，虽然无法用探险的方法来进行探索，人们还是能够从数学上来加以探讨的。迄今有关黑洞研究方面最重大的成就，便是在一位杰出的剑桥物理学家、三十五岁的斯蒂芬· 霍金教授（Stephen Hawking）的头脑中完成的。

这项工作也不得不只能在他的头脑中完成，因为霍金教授由于害重病已半身瘫痪，现在只能靠推车推着走路，而且他的手也瘫痪得无法执笔。不但如此，而且他连说话都有困难，他难得会客，他和来访者说话时，也只能靠他的助手或他的妻子简恩替他翻译。虽然如此，能和他会面交谈，确是莫大的愉快，而且获益匪浅，因为霍金教授才华横溢、妙趣横生。据他的秘书费拉说，“斯蒂芬和我经常在开玩笑”。

霍金是在1965年至1970年之间，由于在引力理论及广义相对论领域里的重大贡献，而成名的。当时池还只是剑桥大学的一名青年研究生，他和伦敦大学的彭娄斯（Roger Penrose）共同证明了：如果标准的引力理论，即广义相对论，是正确的话，那么就不可避免地会得出空 - 时的极度畸曲，即出现奇点的结论。

所谓奇点，是指数学上的这样一个点，在这个点上一个物体，例如一颗烧完了的星体，由于其本身的引力作用坍缩下来，压缩成为体质等于零而密度变成无穷大——换句话说，这个物体的体积事实上是压缩得变成没有了，虽然它的引力仍然对于其周围的空间还在起着作用。

实际上，在奇点周围的空间是被引力极度地崎曲着，以至于任何东西都无法从这里面逃逸出去；这样的一块空间便构成了一个黑洞。黑洞的边缘，亦即光恰恰能逃出黑洞的引力的掌握之处，叫做事件地平。黑洞越大，则其事件地平的表面积也就越大。

霍金就是在黑洞的事件地平问题的研究上，作出了他在理论上的第二个重大的贡献。那是在1970年，他的女儿露茜出生的两个星期后，有一个星期晚上他正要上床睡觉时，他忽然豁地想到的。“只要是你脑子里想的东西，就总有一天会冒出头来”，他说。他在那个不眠之夜所想的是：黑洞的事件地平的表面积是不会缩小的，这一事实就给黑洞的性态提供了一个重要的限制，而同时又启发了我们，黑洞的事件地平的表面积与热力学里的熵的概念，有很大的类似之处，因为热力学里的熵，和黑洞的事件地平的表面积一样，也都是随着时间而增长的。

霍金的这一创见，受到当时的理论物理学家们的喝彩欢迎。但当时谁也没有意识到，从这个新见解出发，霍金不久就会把有关黑洞的一个传统观念，而且也是最为物理学家心爱的一个观念，整个地给推翻了，即证明：黑洞者，实际上并不黑也。

他的这个最富有革命性的创见，是在1973年底搞出来的，当时他正在研究黑洞周围的强大的引力场，会有怎样的微观效应——而这也正是相对论与量子理论碰头的关键所在。他很惊讶地发现，黑洞看来乃是以稳定的速率向外辐射粒子，就像是一个炽热的物体向外发射能量一样。这一发现使他大感困惑。黑洞会向外辐射能量吗？当然不会的。这简直就像是发现了苹果不是往下掉而是往上掉去似的，那怎么可能呢？

所以一点也不奇怪，霍金在开始的时候；也并不相信他自己研究所得出的这一结果。“我想我大概是在什么地方搞错了吧。”可是他反复地搞来搞去，这个伤脑筋的效应还是无法去掉。于是，他就在1974年3月把这一发现在英国“自然”杂志上发表了。

这里面所牵涉到的物理学的道理是极为深奥复杂的。但简单说来，用霍金自己的话来说是：黑洞里的原子粒子，穿过了事件地平的无形的障碍，像通过“坠道”似地从黑洞里溜出到外面的世界里来了，这样就使黑洞缓慢地辐射能量而逐渐蒸发掉，其蒸发的速度随着黑洞的不断变小而逐渐加快，直到最后，黑洞突然发生爆炸，化成一团辐射的光焰，一闪而完蛋。怪不得霍金在一开头的时候自己也不相信这一发现，以为是他的方程里什么地方出了毛病。

霍金的这一发现，即黑洞周围的极强的引力场能辐射物质粒子，对我们今天来说，是给我们提供了大有希望解决爱因斯坦生前未能解决的大问题的一个重要的关键——当年爱因斯坦就在想，怎样搞出一套理论，能把广义相对论所描述的空间与引力的宏观世界，与量子力学所研究的原子粒子的微观世界，二者结合起来。

如果这一无比艰巨的任务能够解决的话，那在科学界将是了不起的一件大事，将会有多少个诺贝尔奖金倾泻而来！今年1月，霍金便荣获了1978年的爱因斯坦奖金，物理学界都认为这乃是理论物理学界的最高奖。

事实上，大的黑洞，像一般星体死亡后所形成的那样的黑洞，是太大了，显不出霍金所说的那种蒸发效应，因为它从空间里吸入的物质比“蒸发”出来的物质，要多得多。但霍金已证明了，如果是小黑洞的话，比如说其质量只有一座山那么大，而压缩成只有原子粒子那么大小的黑洞，就可能是在宇宙大爆炸的极度涡动的情况下（据认为宇宙膨胀便是由来于此）形成起来的——而这种小黑洞便应该在我们现在的时候爆炸了，其爆炸力之巨大，约相当于百万颗百万吨级的炸药的威力。这种爆炸所辐射出来的γ射线，是有可能用人造卫星上的巨型γ射线检测器来检测到的。

霍金的这个关于黑洞爆炸效应的理论，用他当研究生时的指导教授西雅玛博士（Dennis Sciama）（现在是牛津大学教授）的话说来，乃是“物理学有史以来最出人意料的而最漂亮的论文之一”。任何一个科学家，如果能做出这样的发现的话，就足以使他在科学史上享有重要的地位了；但就霍金来说，就更是得来不易，令人钦佩不止的了。

霍金身体瘫痪，每当他的脑子里思想涌现的时候，他无法把这些思想立即拿笔写下来，而是只能自己设法记住，然后用最简洁精炼的话表达出来。加拿大的阿尔贝塔大学（University of Alberta）的黑洞理论专家意色里教授（Werner Israeli）说过，霍金的成就，就好比是莫扎特创作了一整部交响乐，而全部都记在脑子里——而凡是在最近一次黑洞专题讨论会上，看到大黑板上密密麻麻像乐谱似的复杂的数学推导式的人，都会觉得意色里的话，确是形容得恰到好处。

据霍金回忆，他在八、九岁的时候，就立志想成为一个科学家，到了十几岁的时候，他就认定物理乃是科学中最基本的一门学问。后来他成为一位理论物理学家而不是实验物理学家，一方面是由于他在牛津当青年学生时有过一次对他很有好处的经验。那是有一年暑假期间，他去格林威治皇家天文台给当时的台长邬莱爵士（Richard Woolley）当助手，邬莱爵士要他测定一对双星的数据。可是当他朝着望远镜里望过去时，所看到的只不过是两个模模糊糊的发光的斑点，兴味索然。“这使我觉得理论天文学要有劲些”。甚至直到现在，他使用望远镜总共也不过只有寥寥可数的几次。

霍金之能够运用思想上遨游空间和时间的广袤而不受病体的限制，确是值得谱成一曲诗篇。他也并不是一开始就靠推车走路的。那个一直在伤耗着他的体力的疾病，到他21岁时诊断出来，是肌萎缩性脊髓侧索硬化；到1965年他结婚时，他已只能撑着拐棍走路。过了四年之后，拐棍不行了，才只好坐推车。他的体力还是渐渐地衰退下去。他现在所用的推车已经电动化，这就使他能尽量想办法能不靠它就不靠它。他的妻子说：

“斯蒂芬有惊人的顽强意志力。一个人确是必须把他所有的一切力量全部发挥起来才行。”

霍金一家住在剑桥大学一幢维多利亚式房子的底层，有两个孩子；男孩洛伯特10岁，女儿露茜7岁。洛伯特年纪虽幼，已显露出数学的才华。父子二人感情特别亲，他们常在—起做数学题，边做边用洛伯特的袖珍计算机，一做就是好几个钟头。’

他们家门口马路边靠人行道的一行台阶，已经特地为他放平了，以便好让他的推车自由进出。这条马路是从他家一直通到剑桥大学的应用数学与理论物理学系，约走15分钟就到。霍金在系里是与吉本斯博士（Gary Gibbons）二人同一办公室，吉本斯原来也是剑桥的研究生，现在是霍金的最亲密的同事之一。办公室很小，仅容放下两张桌子和一块小黑板、霍金和吉本斯二人便是把他们脑子里所想出来的东西，写在上面，在一起研究探讨。

他们最近研究的课题是：小黑洞在空间里是怎样把原子粒子吃下去，然后又用别的什么方式吐出来的——用吉本斯的话说来是“就用像辐射衰变的某种新的方式”吐出来。这种研究对于理解宇宙大爆炸有特殊重要的意义，因为宇宙大爆炸本身也可以看作是一次大规模的黑洞大爆炸。所有的原子粒子都是在宇宙大爆炸中制造出来的。“但我们还不了解的是，这些原子粒子是怎样制造出来的”，吉本斯说。

但霍金本人究竟相不相信黑洞这个东西是否确实存在呢？虽然他也承认小黑洞这东西乃是推想的产物，但他说他有90%的把握认为天鹅座X-1处确是有一个黑洞，并且认为星系的中心处，都极有可能存在着超巨型的黑洞。

黑洞之存在与否，对霍金之关系至大，因为如果黑洞实际上不存在的话，那么他的全部理论就都将化为泡影，于是他就出了四比一的赌注和美国加州理工学院的天体物理学系的陶恩（Kip Thorne）打赌。如果天鹅座X-1处结果发现没有黑洞的话，那么陶恩就预订四年的《私生活》杂志送给霍金，算是安慰金；而如果天鹅座X-1处的确发现有黑洞存在的话，那么霍金就预订一年的《禁闭室》杂志送给陶恩，作为回敬。

但霍金宁愿陶恩能赌赢。

（林华清译）