关于时间的故事 ‍——电影《霍金传》

盘延

关于时间的故事——电影《霍金传》 时间有起点吗？ 　　 最近一直在反覆看《霍金传》。和中国人的“劣根性”审美一样，对霍金的形象，我一直有一种下意识的规避感。我知道，我这种意识，来源于中国人不喜欢残疾，甚至嘲笑残疾等不良习惯和文化有关。这种不自觉的疏离和逃避，使我一直没有深入了解过霍金，存在的，只是一种概念上的形象：他是科学家、对宇宙学有贡献、建议不要主动和外星人联系等等碎片般的信息。直到这次，无意在中央六台刷到《霍金传》。感谢英国演员本尼迪克特·康伯巴奇，他年轻高大，英俊而又神似的表演，让人自然而然地进入到这个伟大宇宙学家的命运之中，一扫原先霍金形象给人带来的不适感。——因为，在我们一开始的印象中，霍金就是他病入膏肓的扭曲形象——那个蜷缩歪斜坐在轮椅上的科学家。其实，这个版本的《霍金传》比较早，远在2004年，就由英国BBC出品，该传记片没有讲述霍金的一生，只是挑选了霍金的一段经历，讲述的是他生命中最艰难的那段故事，那段关于时间的故事。 小时候，经常和弟弟在一起，讨论一些莫名其妙的问题。这天，讨论宇宙。弟弟说：“宇宙无边无际，你怎么理解？”我说：“无边无际，就是不管面向任何方向，四面八方，360度，可以一直朝前走，没有尽头。”说完，想了想，又说：“那我们在的这点，不是成了宇宙的中心了吗？”弟弟说：“你说，宇宙的中心在我们家吗？”我说：“对呀，因为从这里往任何一个方向，都没有尽头，我们家不就是宇宙的中心吗？”弟弟说：“不对，明天我们到叔叔家去玩，他们家也可以四面八方，一直朝前没有尽头呀？难道他们家也是宇宙的中心吗？”我说：“对呀，明天宇宙的中心就在叔……”我突然发现不对，弟弟的说法，不是等于说，任何一个地方都是中心了？宇宙无边无际，就有无边无际的无数个中心了？想来想去，不得要领，理解不了。又过了几天，弟弟又找我说这个话题，他说：“我想通了。”我说，“你想说什么？”“宇宙呀，”他说：“如果宇宙有边际，那么宇宙的外边又是什么呢？”“这么一想，你不就想通了？”哦！宇宙的外面还是宇宙，对，宇宙的外面不可能是一堵墙吧？于是，宇宙的外面还是宇宙，我们找到了答案，就没有再讨论过这个问题。 长度收缩公式‌：[ l = l_0 \sqrt{1 - \frac{v^2}{c^2}} ]这个公式描述了在高速运动中，物体在运动方向的长度会缩短。其中，( l_0 ) 是物体在静止时的长度，( l ) 是物体在运动时的长度，( v ) 是物体的速度，( c ) 是‌光速。‌‌质量增加公式‌：[ \Delta E = m_0 c^2 \sqrt{1 - \frac{v^2}{c^2}} ]这个公式描述了在高速运动中，物体的质量会增加。其中，( m_0 ) 是物体在静止时的质量，( \Delta E ) 是物体在运动时的能量变化。‌‌时间延缓公式‌：[ t' = \frac{t}{\sqrt{1 - \frac{v^2}{c^2}}} ]这个公式描述了在高速运动中，时间会变慢。其中，( t ) 是地面上的时间，( t' ) 是物体上的时间，( v ) 是物体的速度，( c ) 是光速。 后来长大了，知道空间和时间，都是无边无际，无始无终的存在，它就在那里，亘古不变。再后来，知道时间和空间，是一个哲学概念，它既是一个前提，又是一个内心；既是思维的基础条件，又是科学需要遵循的法则。哲学都很空，很抽象，于是我便将其简单化：我们存在的地方就是空间，这既包括我们的身体、我们的住房、我们的城市、国家、地球乃至宇宙……这就是空间；我们存在的历史就是时间，这既包括我们人类的历史、地球的历史、乃至宇宙的历史；还包括现在的历史和将来的历史；历史一直向前，一如时间，不会倒流！当然，也包括我们自己，我们从无到有又到无，既是时间又是空间。 但，且慢！爱因斯坦出现了，这个奇怪的天才，他主要靠思考，借助资料和大脑，提出了相对论！前面的三个公式，就是他相对论的主要表达。长度会缩短时间会变慢质量会增加而所有的三个变化，都与速度有关，光速！ 他还从运动中质量会增加，推导并提出了惊世骇俗的质能方程：E=mc²，E表示能量，m代表质量，而c则表示光速（常量，c=299792458m/s）。将质量与能量这两个完全不同的概念，疯狂地联系起来，而且质量可以转化为能量。这一理论最终得到证实，这就是核能和原子弹爆炸。 另外，爱因斯坦的相对论，除了上面的狭义相对论，还有广义相对论——即引力场理论。在广义相对论中，引力被视为时空的弯曲，物质和‌能量通过弯曲时空来产生‌引力场。质量和能量使时空发生弯曲，而其他物体则沿着这个弯曲的时空路径运动，这就是我们所称的引力。开辟了人类认识宇宙的新的方法论和思维空间。 正是时空的扭曲，才有了今天我们讨论和欣赏的电影《霍金传》——时光的故事。 史蒂芬·霍金大学时身体还很好，是牛津大学划船队成员。就在他刚考上剑桥博士研究生，21岁的生日聚会那天，他发病了：吹完蜡烛，女友简和他走出房间，躺在草坪上聊天，天马行空地聊星空，聊完天，霍金却站不起来了。父亲将他送到医院，诊断的结论是“渐冻症”——大脑与运动元神经的联系正在失去，将导致肌肉逐步萎缩，他只有2年的生存期。 史蒂芬和家人一起，从此投入了与时间的赛跑和命运的抗争。 霍金有一个伟大的母亲，她请求当医生的丈夫，一定要帮帮儿子，至少让他读完剑桥的博士。父亲老霍金找到儿子的导师，请他将儿子的课题拟简单些，让史蒂芬在两年内完成。但导师丹尼斯·夏马却说：“我有这么多的学生，我不能偏袒他。”按我们中式思维，一个只有两年时间的将死之人，放他一马，是顺理成章的事。但英国人不这么思考和认为。 而霍金从医生那里知道，“渐冻症”导致的肌肉萎缩，对呼吸等平滑肌的影响要慢一些，而对大脑则没有影响。他开始在浴缸里，做水下的憋气训练和测试，看看自己的呼吸是不是开始衰退，他知道，只要能呼吸，即便全身肌肉萎缩到不能动弹，他那可以信任的大脑依然可以天才般运转，就可以与时间赛跑，去完成自己对宇宙的研究。 霍金一直对 “宇宙处于恒稳态”有疑议：影片开始，霍金出场的第一个镜头，就是躺在沙发上看电视：质疑的眼神，还有霍伊尔教授“什么都不变”的电视声音。而当时正是他21岁生日，父亲进屋找他。影片还交代了，霍金也曾经报考霍伊尔教授的研究生，但被拒绝了。进入剑桥后，一次无意中，他看到了霍伊尔关于宇宙恒稳态的论文，他用了一整夜的时间，在黑板上通宵达旦的计算，得出了“宇宙恒稳态”的计算是错误的结论。同学告诉他，教授将在当天开发布会，发表这篇论文。发布会结束，当霍伊尔询问站起来的霍金：年轻人，你有什么想说的，霍金冲口而出：“你的算法是错误的”。 当时，宇宙学出现大爆炸学说，根据哈勃观察，星际间存在红移：远处的星系正在远离我们，近处的则在靠近我们，这说明宇宙正在不断地膨胀，为此，科学家提出了大爆炸理论。但，这在科学界也产生了各种不同的声音，因为这一推断，尚不能证实。其中剑桥的霍伊尔教授持有的观点，就是：“大爆炸是不存在的！”“如果宇宙有一个起点，那么起点之前是什么？一无所有，科学将无法存在，只有上帝和神。”“梵蒂冈的教皇，才会欢迎大爆炸的理论。”他提出的“宇宙恒稳态”观点，在当时有很大的影响。赞同这个学说的夏马导师对霍金说：“你不能用这种方法，你应该尊重所有的学者。”但导师还是鼓励：“史蒂芬，我们已经有一年多的师徒关系，我知道你除了聪明地攻击别人还能做更多。”“你应该去做属于你自己的东西，原创，自己原创的学术理论！” 电影还有一场霍金“撩妹”的戏： 在剑桥，其他系有同学认为霍金的宇宙学研究，是毫无用处的学问，而同系的好友便和那人打赌，说霍金可以用相对论去“迷住”女生…… 霍金拦住陌生的女同学：“看看你的时间？”女生正准备看自己的表，霍金却又低头看了看自己的手表，说：“我的时间是这样的……”女生说：“你觉得自己很幽默？”霍金：“不，那是你的时间，时间并不是像一直通往远方的铁轨，“时间非常重要！它是动态的…“活跃的…”女生开始重复：“动态的……活跃的……？”霍金说：“是的，假如你走得非常非常快，快到看不见……”女生：“快到看不见？”霍金：“相对于我，快到看不见，你的时间就会变慢，慢下来。”女生疑问起来：“就是我会变得非常非常的慢？”“如果你的速度非常非常快的话，”霍金答道。女生露出白牙，笑了：“如果我速度非常非常快？“我就会变得非常非常慢？”她突然问：“你叫什么名字？”……显然，她被这段谈话迷住了。 相对论这个非常难懂的科学理论，也竟然可以用来“撩妹”，《霍金传》真是值得一看！ 时间，除了宇宙概念的“大时间”，在这个故事里，还不止一次呈现了生命的“小时间”。比如，在导师家吃饭，导师请来了另一个天才罗杰·彭罗斯，介绍他与霍金认识。他们边吃边聊，霍金甚至现编了一首诗：“布莱特是个姑娘，脚步轻快胜于光，一朝出门远行去，归来却是前一日！”这一形象生动的相对论描述，引得大家哈哈大笑。大家愉快讨论了一番“相对论”后，霍金和彭罗斯告辞。导师夏马的妻子深情地问丈夫，你喜欢霍金吗？在得到肯定后，她不无担心地说：“他有时间吗？” 时间永无休止，这句“轻轻一问”，却道出了时间对于个人，有时又是那么的残酷无情！ 罗杰·彭罗斯，在电影《霍金传》里，有一段关于“奇点”的戏：彭罗斯在给学生讲“拓扑”，这是一种几何的思维计算方法，它不用公式、用图形。彭罗斯说：光速30万公里/秒，它远超第三宇宙速度，可以从太阳和地球的引力中逃逸出来；但是，如果太阳的密度增加体积缩小，而引力就会加大……彭罗斯一边画图，一边说：如果太阳坍圮了呢？他在大的太阳图形下画了几个越来越小的圈，代表缩小的太阳，最后变成了一个点！“太阳体积越来越小，密度越来越大，引力大到所有的物质都被吸了进去，连光速都不能逃逸，一切的一切，包括时间都消失在这里，这就形成了奇点”！霍金在一旁：“一切都归于‘虚无’！”但霍金又说：“它不能存在，因为这不符合科学的定律”；彭罗斯说：“太阳坍缩，就一定会形成‘奇点’！有些地方，科学和定律并不适用。”霍金用钦佩和信任的眼光看着彭罗斯，微笑地点了点头。 这时，医生告诉霍金，他们已无能为力了，这个病不能治，霍金再次陷入了痛苦……好在霍金得到了爱情，在他的追求下，简经过内心激烈搏斗之后，嫁给了霍金，她要给霍金一个完整的家，一个完整的人生。 后来，他们还一起生育了三个孩子。而她的勇敢善良和虔诚，不仅让霍金完成了宇宙学的研究，还感动了上帝，使霍金战胜了渐冻症和命运，奇迹般的活了七十多岁。这些在电影中没有展示，是后话了…… 霍金和罗杰·彭罗斯也成为好朋友。这天，他在与彭罗斯一起听巴赫的音乐后，彭送他去车站回剑桥。上车后，和一位老太太对座。老太太看着旁边那列缓缓开动的客车，说：“我还以为是我们开车了…“我也是，其实是他们走了”霍金说。“现在又后退了，可能要等一会儿了……” 这是一段典型的“相对论”谈话，每个人都有过这种体验：旁边的列车开动了，你会觉得是自己的这列火车开动了；你这列往前开，会觉得旁边在后退，反之，它往前开，你会觉得自己在后退… 但，这突然启发了霍金：“后退…后退…”他对老太太说：“你逆转了时间的走向……”霍金对着车窗外高呼：“罗杰…罗杰…” 彭罗斯跑过来，霍金对彭罗斯喊道：“也许爱因斯坦是对的呢？”霍金在站台的地上，开始了他时间起点的惊人描述，他一边在地上画，一边说：“光和宇宙中的密集物质，把时间和空间拉向一个统一的地方，这就是奇点。”接着说：“但整个宇宙困在一个既没有边界又没有力的空间奇点上，会发生什么？”他看着彭罗斯道：“你的理论能用来解释坍圮；“爱因斯坦，他证明了奇点一定存在；“坍圮反过来，罗杰？”霍金一边画奇点的图形，一边问：“如果能适用意味着什么？“嘭！爆炸…大爆炸！”霍金和彭罗斯跳了起来，拥抱在一起：“倒退，倒退…坍圮反过来，就是大爆炸！”时间就在这一刻诞生了。 电影还用另一条线索，讲述了阿诺彭齐亚斯和罗伯特威尔逊，用射电望远镜搜救集宇宙噪音的故事：根据他们的描述，宇宙所有的热量加起来发出的噪声，比他们收集到的噪声要小，这多出来的噪声是从什么地方来的？在经过他们艰苦的努力工作后，他们排除了所有的噪声可能性，包括鸽子粪、电车、纽约工业噪声等，最后得出了结论：这多出来的“嘶嘶声”，正是大爆炸的余热导致的。虽然宇宙已经在不断冷却，但留下的余热依然还没有消失。为此，他们找到了“宇宙大爆炸”的证据。 时间有起点吗？有！它被霍金找到了！——它就是宇宙坍圮到奇点后，反过来的大爆炸！时间和空间同时诞生！ 而大爆炸已经有了证据，它就是阿诺彭齐亚斯和罗伯特威尔逊发现的，那个宇宙热量多出了的“嘶嘶”声，虽然他们和霍金并不相识。 科学就是这样，殊途同归！ 1978年12月10日阿诺彭齐亚斯和罗伯特威尔逊因他们在1965年发现的大爆炸的余热而荣获诺贝尔奖。1994年罗杰-彭罗斯因对科学做出杰出贡献而被授以爵位他的对坍圮恒星的奇点理论被宇宙中发现的黑洞证实；他也在2020年获得了诺贝尔奖。霍金·史蒂芬和简*霍金结婚25年育有3个孩子。史蒂芬被确诊患有运动神经元病已有四十年，他出任了剑桥大学数学系的卢卡斯教授，这是牛顿曾担任过的职位！但他没有诺贝尔奖。 我是谁？我们来自哪里？为什么会有男人和女人？我想，宇宙可以解释这一切。但宇宙本身又从何而来…… （图片来自截屏和网络）