一位命名“大爆炸”、但又反对“大爆炸”理论的天体物理学家

弗雷德 · 霍伊尔(Fred Hoyle,见图)是20世纪后半期最富于创造力、但也是最有争议的天体物理学家;他帮助解释了重元素的起源,而且取名为“大爆炸”,以此嘲笑他激烈反对的关于宇宙起源的理论。弗雷德 · 霍伊尔不久前在他长期居住的英国伯恩穆思去世,享年86岁。

圣地亚哥加州大学的杰弗里 · 伯比奇博士是一位与弗雷德在许多研究项目上合作共事的天体物理学家,他说,弗雷德在去世前一个月受到了一次严重的打击,而且从此没有复原。“弗雷德可能是二次大战以后在天体物理学上最富有创造力和具有独到见解的人。”

弗吉尼亚 · 特林布尔是一位在加州大学欧文分校工作的天体物理学家,他认为霍伊尔把“大爆炸”看作是一个错误而提出的反对意见是值得注意的,它意味着人们为使宇宙学成为真正的科学已经走了很长的路。在这方面,互相对立的理论都已受到了观察和检验。

霍伊尔是一位富有思想且多才多艺的科学家,也是一位长期以来渴求智力对抗的反派人物。霍伊尔是以宇宙论而闻名于世的,认为宇宙存在于一个稳定状态之中,对这个理论目前只有少数拥护者。1948年发表的这个理论坚决主张,物质正在被永恒地创造出来,因此,膨胀的宇宙在所有的时刻大致上是相同的,它没有起点也没有终点。

在40年代英国的一系列民众无线电谈话节目中,霍伊尔首先提出“大爆炸”来嘲笑宇宙爆炸起源的概念,但是这个名词现在却被得到了运用,大爆炸理论已被普遍地接受。最近几年,他加入了涉及关于宇宙是什么?它是永恒的吗?它在膨胀还是在收缩等问题的争论之中。

霍伊尔等天文学家为建立位于英国剑桥大学的理论天文学研究所发挥了很大的作用,因此,他被任命为研究所的第一任所长。从1958年到1972年,他还是剑桥大学的天文学教授,这是一个以前为那些著名的科学家如阿瑟 · 埃丁顿而设置的职位——他们的实验证实了广义相对论。

天体物理学的一个历史性的进展是正在对星体上的元素——从氢到氦是怎样逐步被合成的做出解释。

在20世纪30年代,汉斯 · 贝特博士和其他人证明了星体是怎样从氢核(质子)到形成氦的聚变过程中获得能量的。

霍伊尔和他的同事们面临的问题是那些较重的元素,如碳、氮和氧是怎样从星体中形成的。一种处于元素形成过程中间阶段的被称为铍-8的元素成了“拦路虎”。它不需要很长的时间就能完成达到碳-12,即在元素建造过程的下一个阶段的聚变过程。

霍伊尔解决了这样的问题:他坚持要核物理学家去寻找碳-12的一种特殊状态,它对于发生重元素聚变是足够稳定的。然后,与其他3位科学家一起,霍伊尔断定了可能形成所有这些较重的元素的过程。他们的历史性论文于1957年发表在《现代物理评论》杂志上。除了霍伊尔以外,还有加州理工大学的威廉 · 福勒以及伯比奇夫妇。

较轻的元素——直到铁的形成可以通过在星体中发生的过程加以解释,在那里,极端的高温和激烈的变化是完全必要的。这4位科学家所提出的答案(这样的星体)是超新星。在超新星中,一个巨大的星体先塌缩成高密度,然后再突变性地返回原状。

由于在天体物理学上的成就以及以后其他方面的工作,福勒被授予物理学诺贝尔奖金,而其他3位科学家却与之无缘,可能部分原因是因为当时几乎没有两个以上的科学家同时被授予诺贝尔奖的先例。

弗雷德 · 霍伊尔的不墨守成规在他早年就表现出来了。他出生在约克郡的宾利县,他感到学校生活是令人厌烦的,更多地喜欢在家里学习初等化学,利用家中能够找到的器材做化学实验。如同他在1994年的自传中叙述的那样,“家里是空气自由的地方”,当他的父母亲不在家的时候,他特别喜爱制造炸药和创造爆炸。由于学校教育是义务的,他的逃学使地方当局感到为难。虽然家庭没有钱供他上私立学校,但他最后仍得到了奖学金,由此开始走上了正道,最后进了剑桥大学。

在剑桥大学,霍伊尔有幸得到了佩利斯、埃丁顿、狄拉克和福勒等这些著名物理学家的个别指导,他的计算为黑洞概念奠定了基础,天文学由此进入了一个新阶段——塌缩的星体产生了这样高的大密度,以至重力甚至阻止了光的逃逸。

在第二次世界大战期间,霍伊尔带领一个雷达开发小组在靠近南部海湾的英国海军部信号建立中心工作。在他手下有两个来自维也纳的难民:托马斯 · 戈尔德和赫尔曼 · 邦迪。白天,3人在雷达上工作,晚上他们经常讨论天体物理方面的问题,并由此发展了定态的宇宙学。虽然他们接受了宇宙恒定膨胀的证据,但是他们认为,物质是恒定地形成以填补所有空隙的。1955年,邦迪和戈尔德认为霍伊尔首先提出了新物质的这种连续创生的观点。

加州利克天文观察站的约翰 · 福克纳说,在1966年剑桥理论天文学研究所建立以后的“不可思议的6年”期间,它成了美国青年天文爱好者的“一个应该去的麦加(伊斯兰教徒朝圣地)”,他们中间的许多人认为,该研究所“对他们在职业上的选择产生了重要的影响。”据霍伊尔自己所说,他从来没有从争论中退缩过,并且在1972年,在一次与剑桥的官员就关于英国天文学的未来发展发生带有仇恨性的争吵以后,他就辞去了所长的职务。

图为剑桥大学外景

霍伊尔关于星际有机分子的研究导致他提出“生命起源于空间”这一学说。通过与他的学生一起的研究,他支持了非正统的观点,即生命的种子,包括病毒是周期性地从空间降落的。

他把各种流行病归结为这样的病毒,并试图用在英格兰和威尔士的远郊学校里瞬时爆发的流行性感冒来证实这一点。

他的这些观点反映在和他的同事一起编著的书中:《生命云》(1958年),《来自空间的疾病》(1979年),《空间旅行者:生命的起源》(1980年)和《宇宙生命的动力》(1988年)。他的那本科普著作《天文学的前沿》已被广泛地作为教材使用。

霍伊尔和他的同事们以《对宇宙学的一种不同的探讨》为题的著作重新开始了他们反对大爆炸正统理论的争论。(剑桥大学出版社,2000年)。

霍伊尔还是一个科学小品的多产作家,在1950年到1990年期间,他几乎是每年出版一本。有些是用他的儿子的名义出版的。其中最著名的就是《黑色的云》(1957年)和《奥西恩的骑马旅行记》(1958年)。

1957年,霍伊尔当选为英国皇家学会成员,而在70年代早期,他已是英国皇家天文学会主席。1972年他被封为爵士。

科学史家斯蒂芬 · 布拉什1995年写道:“霍伊尔的家不是一个在壁炉前面放有一把又松又软椅子的充满温馨的小屋。他没有得到学术上的安慰和同事有礼貌的尊重。他在家里如同在山顶上那样,处于争论的焦点上,那里狂风凛冽,甚至上帝也显得无能为力。但是,如同霍伊尔自己所说的那样,`做他自己最好的事'使他制造出一个适当的宇宙。”

[The New York Times,2001年8月22日]