(聲明：刊用中國(guó)《新聞周刊》稿件務(wù)經(jīng)書(shū)面授權(quán))
-本刊記者/方玄昌 □張雙
已經(jīng)被觀察到的黑洞，卻找不到合適的理論來(lái)吻合它；有完美理論來(lái)描述它的黑洞，卻至今沒(méi)有被肯定地找到霍金的諸多理論，似乎也永遠(yuǎn)無(wú)法通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀察來(lái)加以驗(yàn)證
英國(guó)科學(xué)家霍爾丹曾說(shuō)：“宇宙不僅僅是想象起來(lái)很神奇，而是比我們能夠想象的還要神奇�！倍诙纯赡苡质巧衿娴挠钪嬷凶顬樯衩氐囊环N天體。
無(wú)論用何種方法，我們都無(wú)法直接觀測(cè)、了解黑洞，或許也永遠(yuǎn)無(wú)法了解它的內(nèi)部狀況。
霍金在研究并向世人闡釋黑洞。然而，霍金的思想、思維如同黑洞一樣，讓人難以捉摸——他用的是一種純數(shù)學(xué)、純理論的方法做研究，科學(xué)家很難用實(shí)驗(yàn)去觀測(cè)和驗(yàn)證這些理論。
這就是有人認(rèn)為他是愛(ài)因斯坦之后最偉大的理論物理學(xué)家、但另有人卻認(rèn)為他即使在劍橋大學(xué)自己所在的院系都不是最優(yōu)秀的科學(xué)家的原因所在。
謎一樣的黑洞
中國(guó)原國(guó)家天文臺(tái)研究員李競(jìng)(現(xiàn)已退休)說(shuō)，人類(lèi)和天文學(xué)家對(duì)于黑洞的了解非常不夠，甚至至今沒(méi)有給它一個(gè)確切的科學(xué)名字，它的名字black hole(黑洞)，這是一個(gè)口語(yǔ)詞匯，根本算不上科學(xué)術(shù)語(yǔ)。
但對(duì)于黑洞，早在拉普拉斯(1749-1827，法國(guó)著名數(shù)學(xué)家和天文學(xué)家)時(shí)代就有理論。拉普拉斯根據(jù)經(jīng)典的牛頓力學(xué)預(yù)言，只要天體的空間足夠小，引力足夠大，光線和其它一切物質(zhì)就不能從中逃逸。
天文學(xué)家在上世紀(jì)60年代，花了很大的工夫，演算出了非常好、甚至可以說(shuō)是完美的一套黑洞理論：當(dāng)一個(gè)原始天體燃盡它所有的燃料后將發(fā)生坍縮，這就是超級(jí)星爆發(fā)。爆發(fā)時(shí)它將損失相當(dāng)多的能量和質(zhì)量，但只要最后剩下的質(zhì)量超過(guò)3.2個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量(稍微小一點(diǎn)就變成中子星，再小就成了白矮星)，它最后的引力坍縮就是收不住的，在1秒的時(shí)間內(nèi)，它會(huì)變成比地球鐵核還小的超高密度天體。這就形成了黑洞。這樣形成的天體被稱(chēng)為恒星質(zhì)量黑洞，也就是大家平時(shí)所說(shuō)并在科幻小說(shuō)、科幻電影里出現(xiàn)的黑洞。
由于引力太大，連光都不能從它表面逃逸，黑洞不能被人類(lèi)直接觀測(cè)到。但隨著理論物理和探測(cè)手段的進(jìn)展，人們可以借助觀測(cè)和看不見(jiàn)的天體相伴的另一個(gè)天體的運(yùn)轉(zhuǎn)情況(兩個(gè)天體相互運(yùn)轉(zhuǎn)組成雙天體)，從而得出其質(zhì)量。
然而，到今天為止，恒星世界中那些看不見(jiàn)的天體沒(méi)有一個(gè)被100%地證明就是黑洞。
1994年，天文學(xué)家在星系中心發(fā)現(xiàn)了超大質(zhì)量黑洞，并算出它體積很小，質(zhì)量卻極大。“由于幾個(gè)不同的天文學(xué)家小組，從低級(jí)望遠(yuǎn)鏡到哈勃空間望遠(yuǎn)鏡，都探測(cè)到了，宇宙中有這樣超大質(zhì)量的黑洞就成了板上釘釘?shù)氖虑椤！崩罡?jìng)說(shuō)。
恒星質(zhì)量黑洞雖有經(jīng)典理論，在觀察驗(yàn)證上卻沒(méi)到蓋棺定論的地步；星系中的超大質(zhì)量黑洞被觀察確證，但它是怎么來(lái)的，沒(méi)有一個(gè)完整的理論解釋。二者正是現(xiàn)在科學(xué)家努力的方向。
“不可驗(yàn)證”的霍金
恒星質(zhì)量黑洞理論跟霍金毫無(wú)關(guān)系�；艚鹛岢隽肆硗庖粋�(gè)黑洞學(xué)說(shuō)，他認(rèn)為宇宙中有無(wú)處不在的微型(Mini)黑洞，黃豆大小，與木星差不多的質(zhì)量，宇宙起源的時(shí)候，這種東西無(wú)處不在。
對(duì)于Mini黑洞，霍金賦予了其漂亮的理論。但天文學(xué)家少有顧及，因?yàn)樗耆珶o(wú)法觀察研究，霍金也沒(méi)有提出如何去驗(yàn)證的方法，而科學(xué)家對(duì)一種理論最關(guān)心的是它能否被驗(yàn)證——這也是霍金迄今與諾貝爾獎(jiǎng)無(wú)緣的主要原因。
不可驗(yàn)證的黑洞理論之外，霍金還提出了他的宇宙模型，給出了11維空間，認(rèn)為要描述宇宙，X、Y、Z和T(時(shí)間)4個(gè)未知數(shù)是不夠的，要加到11個(gè)未知數(shù)之后，才能夠解釋宇宙的很多結(jié)構(gòu)。
這些“維”同樣是天文學(xué)家無(wú)法探測(cè)的。
李競(jìng)介紹，在宇宙起源學(xué)說(shuō)領(lǐng)域，現(xiàn)在最熱門(mén)的是宇宙極早期時(shí)候的研究，包括那時(shí)控制宇宙、左右宇宙的物質(zhì)規(guī)律是什么等等，而霍金探討的問(wèn)題甚至比這個(gè)更超前。
“有了早期宇宙的成熟模型以后，才能談到霍金所提到的宇宙大爆炸之前的問(wèn)題。現(xiàn)在連0秒之后的瞬間都還摸不清，怎么能談更以前的？”國(guó)家天文臺(tái)專(zhuān)家趙復(fù)垣曾經(jīng)翻譯《霍金的宇宙》，他也表示，雖然他翻譯了全書(shū)，但對(duì)里面的理論還是不懂——實(shí)際上，許多研究廣義相對(duì)論的專(zhuān)家都表示看不懂。
但李競(jìng)和中科院理論物理研究所教授蔡榮根都認(rèn)為，霍金用純數(shù)學(xué)方法做物理學(xué)的模型研究，這種“理論在先”的研究方法本身無(wú)可厚非。比如激光，就是先有了理論，然后用實(shí)驗(yàn)制造出來(lái)。愛(ài)因斯坦的理論當(dāng)中也有很多預(yù)言，是后來(lái)被人類(lèi)驗(yàn)證的。
“預(yù)言被觀測(cè)證實(shí)，這樣的理論就被證明是真正的好理論。問(wèn)題是霍金的理論現(xiàn)在還沒(méi)有給出明晰的、可以讓人去尋找的東西。”李競(jìng)說(shuō)。-
