王令隽：有感于霍金认错

有感于霍金认错

王令隽

（美国田纳西州立大学查塔努加分校物理教授）

霍金又认错了。

之所以说“又”，是因为他十年前已经认过一次错。2004年他公开承认自己的30年前提出的黑洞理论是错误的。十年后的今天，他索性否認黑洞的存在，認爲黑洞和量子力學不相容。他在與《自然》雜誌的訪談中說：“在經典理論中物質無法從黑洞中逃脫，可是量子理論容許能量和信息從黑洞中脫逃。”“正確的答案仍然是個謎。”在他七十嵗時終于在網上向學界承認：“不存在黑洞边界（eventhorizon）就意味着没有黑洞”，说黑洞理論是他一生鑄成的“大錯”（biggestblunder）。

新年伊始，霍金就在arXiv上貼出了一篇文稿，題目是“黑洞的信息保存和氣象預報”。他在文章中說道：“人們曾經提出解決信息悖論的解答是圍繞黑洞的火墻，也就是向外輻射並可以毀滅任何落入黑洞的觀察者的電光。可是這種火墻違反量子力學的CPT不變性，加上一些其他方面的考慮，這種火墻看來必須被排除。必須提出另一種解決信息悖論的辦法，也就是：引力坍塌產生視在地平（apparenthorizons）。這個提案……是唯一和CPT相恰的解決辦法。”這種“視在地平”只是暫時囚禁物質和能量，不過最終還是會將其釋放的。

1．經典理論中的黑洞

霍金說“在經典理論中物質無法從黑洞中逃脫”是不準確的。這個問題最早于18世紀被約翰米歇爾和皮理塞蒙拉普拉斯考慮過。道理也非常簡單，高中學生都能明白。我們知道，圍繞太陽旋轉的物體之所以不會飛出太陽系，是因爲万有引力的約束。萬有引力等於向心力。向心力正比于速度的平方。速度越大，向心力越大。但是物體的速度是有限的。當時人們知道的最快的速度是光速。雖然當時還沒有相對論，也沒有光子的概念，但是光速似乎是一個實際上很難超過的速度極限。所以，人們自然會問，會不會有這樣的情況，就是某個星球的引力可以大到即使物體以光速運動也無法逃脫的程度。

这种情况理论上是存在的，那就当一个引力源的半径收缩到非常小的时候。比如说，如果太阳的所有质量收缩到半径只有1.5公里的小球（相当于施瓦兹查尔德半径的二分之一）的时候，一个物体即使以光速运动，也无法挣脱太阳的引力而逃逸。此时“太阳黑洞”的物质密度高达每立方米2.3乘以10的18次方公斤。如果地球的所有质量收缩到半径只有4.5毫米的小球的时候，以光速运动的物体也无法挣脱地球的引力而逃逸。此时“地球黑洞”的物质密度高达每立方米2.5乘以10的29次方公斤。为了对这么高的物质密度有点物理概念，我们以中子的质量密度作个比较。中子的质量为一个原子单位，半径约为一个费米（我们并不确切知道），所以中子的质量密度约为每立方米4乘以10的17次方公斤。中子星的密度应该在这个数量级。地球的实际密度约为每立方米5.5吨（和石头的密度差不多）。太阳的实际密度约为每立方米1.4吨，比水的密度高出40%。

上面以經典理论讨论“黑洞”问题，显然有一个必要的大前提，那就是这个想逃逸引力的物体必须有质量，必须服从万有引力定律，否则整个推理从一开始就不成立。其次，经典电磁作用力和万有引力是相互独立的两个基本作用力。电磁场和电磁波无论在理论上还是实验上都和万有引力无关。光就是可见频谱段的电磁波。它不服从万有引力定律，因此，光不存在逃离引力的问题。自从量子力学问世以来，人们开始把光看成是粒子—光子。关于光的波粒二象性所存在的问题，我已经在“光的波粒二象性漫谈”一文中有详尽的讨论，兹不赘述。但即使不管波粒二象的问题，至少光子的质量等于零。按照经典的牛顿理论，质量等于零的“粒子”所受的万有引力是等于零的。因此，即使存在经典意义上的“黑洞”，光子也是不受万有引力约束的。所以，霍金所说的“在經典理論中物質無法從黑洞中逃脫”是不準確的。

2、相对论中的黑洞

爱因斯坦的广义相对论是革命性的新的引力理论。广义相对论中的黑洞和经典的黑洞意义不一样。爱因斯坦引力场方程的一个最具有普遍意义的解析解是施瓦兹查尔德解。这个解得出了静止球对称引力场的时空度规。当球坐标半径等于一个特定值时，时空度规无穷大发散。这一个特定的半径叫做施瓦兹查尔德半径，数值等于上述经典黑洞半径的两倍。时空度规无穷大发散，说明广义相对论存在本质上的悖理。

还有比无穷大发散更为悖理的：当半径小于施瓦兹半径时，时间微分的系数变成负数，半径微分的系数变成正数，可是极角和方位角微分的系数都是负数。这样一来，时间和极角，方位角一起成了空间坐标，而半径变成了时间坐标。也就是说，时间和空间互换了，翻转了。当然，你也可以说重新定义时间和空间，让极角和方位的角与经典的时间一起组成三维的时间，而让一维的半径独立担当原本三维的经典空间所应承当的责任。反正不管哪种选择，都背理，都荒唐。

在爱因斯坦于1915发表他的广义相对论后不到一个月，施瓦兹查尔德就写信给爱因斯坦指出了黑洞问题。可是爱因斯坦本人从来不承认黑洞的存在。

相比之下，经典物理里的黑洞既没有度规无穷大发散的问题，也没有时空翻转的问题。这是相对论黑洞的两个最本质的特性。如果你仅仅发现宇宙空间中某一个地方有一个引力非常大的不发光的星体，但是无法证明它的度规发散和时空翻转，那就不能说你所观察到的星体是爱因斯坦黑洞。

爱因斯坦引力场方程的第一个精确解就存在两个无法逾越的基本悖理—度规发散和时空翻转。这是非常尴尬的事情。按道理，理论家们应该认真反思问题的根源，并且考虑广义相对论本身是否成立的问题。可是，这是一个相对论信仰者和维护者绝对不愿去想的问题。

但是，施瓦兹查尔德解明明是从爱因斯坦场方程中得出的精确解，容不得视而不见，容不得矢口否认，容不得狡辩诡辩。普林斯顿的一位物理教授约翰惠勒（JohnArchibald Wheeler）认为，任何因引力坍塌形成的黑洞都可以用施瓦兹查尔德解描述。“黑洞”这个词就是他开始叫出来的。于是，一些对爱因斯坦和相对论无限崇拜无限信仰的理论家们就开始设法，希望在“爱因斯坦绝对正确”的大前提下，使出浑身解数来补救广义相对论的理论漏洞。

对于时空翻转困难，实在没有任何办法解决。没有办法的办法是冷处理，就是尽量不提这件事。一个事实如果没人提及，人们就不知道这个事实的存在，根据哥本哈根学派的理论，它也就不存在。时空翻转问题实在是没有人能够有什么好办法来搪塞掩盖的，只能欲盖弥彰。所以，不提，冷处理，是最明智的做法。教科书上尽量不提及，课堂上面避而不谈。万一有警惕性高不晓事的学生们追问，就设法以黎曼几何的高深或者新的哲学思维的玄奥将这些骜骜烈烈的学生搪塞过去，大事化小，小事化了。

对于广义相对论的另一个根本困难 – 无穷大度规发散，又没有办法补救呢？

3. 化灾难为神奇

对于广义相对论的另一个基本困难—度规发散，按道理也是应该没有什么办法解决的。事实上，科学家们一看见无穷大，应该像警犬嗅到血腥一样有一种本能的警觉：出大问题了。世界上除了宇宙本身的尺度和其中的总体质量和能量是无限的，宇宙中某一局域中的任何物理量都是有限的。无论是在物理理论中还是工程实践中，一碰到无穷大发散，科学家们就应该立即停下来寻找问题的根源。可是，20世纪的一些理论家们却觉得他们有些数学能耐，可以解决无穷大发散问题。驯服无穷大发散的最知名的两大绝招都是20世纪的理论家们想出来的：其一曰重整化，一曰克鲁斯科变换。重整化的问题是量子场论的问题，不是爱因斯坦广义相对论的问题。克鲁斯科变换则是直接对付广义相对论度规发散的。克鲁斯科辩说，之所以在施瓦兹查尔德半径会出现度规的无穷大发散，是因为坐标系选择得不好；如果我们选择合适的坐标系，就可以避免无穷大发散。他于是乎发明了一个坐标变换，将（r,t）坐标变换到一对毫无物理意义的抽象的（u,v）坐标系。他认为他解决了无穷大发散的问题。其实根本没有解决，奇点仍然存在，只是一个点变成了一条线而已，问题其实更为严重了。这一点也不奇怪，因为根据相对性原理，物理现象的客观性不应该因为坐标系的选择而改变。以为一个严重的理论困难可以通过坐标系的选择得到解决，是对相对性原理的根本违反。

奇怪的是，克鲁斯科的数学变换把戏不仅长期没有得到学界的诘难，反而在理论界开启了新的潮流。他利用“最大施瓦兹查尔德几何”（MaximalSchwarzschild Geometry）的概念，将经过坐标变换以后的方程式的解得拓扑完备性凌驾于物理现实之上，通过坐标变换将一个宇宙变成了两个宇宙，因而开启了数学创造宇宙的新时代。他进一步在最大施瓦兹查尔德几何图表中将不同的区域定义为“黑洞”“白洞”；在两个“宇宙”之间划上两条平行线，将两条线之间的区域定义为联结两个宇宙的“虫洞”或曰“时空隧道”；进一步对科尔解进行同样的坐标变换，变出了无穷多个宇宙，并且在他的图表上找到了封闭的时空线，宣布历史可以回到从前。是为因果倒转时空穿越的始俑。

对于克鲁斯科变换之荒唐，我在《克鲁斯科变换和数学创造论的发端》一文中有详细的讨论。在其他文章中，我也明确地说过，施瓦兹查尔德解在黑洞半径的无穷大发散和半径以内的时空翻转说明所有的黑洞研究都毫无意义。

令人匪夷所思的是，一个数学家本来希望通过坐标变换的数学把戏排除广义相对论的度规发散困难，结果，度规发散困难没有排除，反而变出了白洞虫洞，变出了因果倒转和时空穿越。学界对此不仅没有质疑，反而掀起了研究黑洞虫洞和时空穿越的新的高潮，黑洞研究居然形成了一个国际性的产业。这真是转祸为福，变废为宝，化腐朽为神奇，化灾难为神奇。

4.黑洞研究高潮中的弄潮儿—霍金

在此后的黑洞研究高潮中，霍金成了一个成功的弄潮儿和这一产业中的最大受益者。他的成名，就是 所谓的“霍金辐射”。在上世纪60年代，主流天体物理学界没有什么人相信黑洞的存在。霍金在《果壳中的宇宙》一书中回忆说，“我有一次去巴黎给一个有介绍我最近的发现的讲座，宣布黑洞并不那么黑。结果遭到了冷遇，因为当时巴黎谁都不相信黑洞。法国人之所以持这个态度还有一个原因，那就是法文将黑洞翻译成trou noir,而这是一个双关语，它还有另一个与性有关的意思。”所谓“黑洞并不那么黑”的意思，就是黑洞的表面也可能发射出粒子和信息。这就是所谓的“霍金辐射”。

霍金的这一“发现”，其实并不是发现，而是发明。不存在的东西是不可能被发现的，但是却可以被理论家们发明出来。霍金是如何发明出“霍金辐射”的呢？其实也不是什么新鲜深奥的东西，只不过是将海森伯测不准原理活用一下，掺杂到广义相对论的黑洞困难中而已。霍金假定，在黑洞边界（我们暂且将Horizon翻译成黑洞边界）外面的邻近区域，由于海森伯测不准原理的神奇功能，会从真空中无中生有地产生正负粒子对。其中一个粒子会进入到黑洞，另一个会跑出去成为信息的源泉。所以远处的观察者可以观察到黑洞，即是说，黑洞不是那么黑。这就是轰动宇宙学界的“霍金辐射”。这里除了重弹海森伯测不准关系能够无中生有地创造物质的老调，有蛮多新鲜东西吗？能称得上是霍金的原创“发现”吗？

可就是这样简单的将量子力学中的测不准关系和广义相对论的引力场方程拼盘炒作炼制出来的一味丹药“霍金辐射”，为霍金赢得了意想不到的名利。1980年他被聘为剑桥大学的Lucasian讲座教授（牛顿，狄拉克都曾任这个讲座教授），因而名声大噪。

5．霍金旋风在中国

霍金的名声如雷贯耳，立即震动了中国的天体物理学界。据方励之老师在《挤开国门的时代4．霍金第一次访华》一文中的回忆，“黑洞是科大天体物理小组在70年代的研究课题之一。70年代末，国门一开，首先想到的就是邀请第一流的黑洞物理学者来科大讲学。很快，1981年，黑洞 ‘祖师爷’Wheeler不远万里，来到中国（合肥）”。

“1981年就动手邀请霍金，但碰了钉子。历时四年，才达到目的。”“安徽省破例，‘大不列颠国宝’被安排住在稻香楼宾馆，即毛泽东在合肥的下榻处。”

关于霍金的演讲内容，方老师有详细的回忆：“在当年公众演讲中，霍金鼓吹的模型是，时间并不能总是向前。就如在地球上走，‘向南！’‘向南！’，不准后退，可以。但到了南极，再往任何方向走，都是 ‘向北’了，‘后退’了。在一个人的寿命期间，时间总是‘向南！’‘向南！’。但一当整个宇宙演化到了南极，再走就只有‘向北’了。所以，‘返老还童’对个人是不可能的。但对整个宇宙而言，‘向南’是有终结，要转向的。讲到此，霍金为他的模型得意地笑了。当时的口译者，也一时兴起，长话短译，即兴地加了一句，霍金的模型，差不多就是‘法轮回转’吧。”

关于时间如何在宇宙演化到了‘南极’以后又会回到从前，有兴趣的读者可以参看拙作《爱因斯坦宇宙模型及近小远大论》一文中有关三维超球面的解释。

中国知识分子对霍金的尊崇，还可以从如何满足霍金登长城的要求窥见一斑。到北京后，霍金突然提出要上长城。“甚至说，如果不让他上长城，他就就地自杀。”于是，负责在北京接待的刘辽就“请他的一帮子男性研究生抬霍金登长城。”“霍金蒸发后来成 了北师 大物理系的一个不变课题，从霍金1985年的访问直到今天，二十多年里，他们不断有关于霍金蒸发的论文发表。我想，这多少是同“抬霍金登长城”有关。”从这件事情可以看出中国人的好客，厚道，对霍金身残志坚的敬佩，以及年轻人的尊师重道和顽强的求学精神。也可以看出惠勒和霍金对中国天体物理学界和宇宙学界的直接影响。

方励之老师总结霍金对中国的几次访问后说：“霍金在中国访问时的待遇，‘很接近党和国家领导人’了。2006年，他的公众学术报告被安排在北京的人民大会堂举行。听众数千，有学者专家， 有高政治级别的人物，也有霍金爱好者。相比之下，霍金1985年第一次访华，是被怠慢了。那一次，偏居合肥的中国科技大学是唯一的邀请单位。在中央北京找不到一个类似‘级别’的单位招待他。后来还是请我的朋友北京师范大学物理系刘辽教授和他的小组帮忙，照顾霍金在北京逗留了三天。”“1985年的公众报告只能安排在科大的水上报告厅。听众三，四百，大多是不到二十岁的学生，许多还是少年班的孩子。我很怕客人误认为我们不尊重他们，居然 找来一群似乎还是流着永远擦不干的鼻涕的顽童来凑数，听他的‘世界级’的报告。幸好，我们从南京大学天文系特别请来陆埮教授。陆教授当时的政治身份是全国人民代表大会代表。这样，我可以向客人说，有与 贵国‘下院议员’等价的教授在场听报告。后来照相时，也请陆教授站在正中央。”可见当时学界对霍金教授的尊崇礼遇。我在此大篇的引用方励之老师的回忆，目的是避免叙述走样。方老师的原文收集在《新华夏文库》的《方励之纪念文集》中。这应该是对霍金访华最真实，最权威的记录。从霍金访华的真实历史记录，我们可以清楚地看到他对中国天体物理学界和宇宙学界以致整个科学界的影响。

但霍金对中国学术界的影响还不止这些。他的两本科普小册子《时间简史》和《果壳中的宇宙》被立即翻译成中文。据方励之老师的记录，“《时间简史》出版后，销路极佳，霍金成大众‘明星’了。《时间简史》的中译本，也是中文科普丛书《第一推动》的首册。尽管如此，我敢说，大部分公众仍然并不真知道霍金的学术贡献在那里。TIME（时代）杂志有文说，购有《时间简史》者，大多只看到（或只能看到）第三页。可以推断，在北京人民大会堂里的数千霍金听众，读过第三页以后者，也不会多。”

从方老师的记述中，很难判断霍金的书对中国的影响。一方面，“销路极佳”应该意味着影响很大；可是另一方面，“在北京人民大会堂里的数千霍金听众，读过第三页以后者，也不会多。”又意味着影响不应该很大。您都没有看懂，没能读过第三页，这书能对您产生影响吗？社会心理的神奇也就在这里。一个思潮一旦成风，许多人不管懂还是不懂，都会一蜂窝地推波助澜，唯恐后人，宣布信仰，甚至真的信仰。科普和文艺媒体也不敢落后形势，拼命跟上潮流。一时间时空穿越剧成了时髦和热门话题。问题严重到需要在春节晚会上通过黄宏的小品来对时空穿越进行讽刺以求保护儿童们的基本时间观念和是非观念。

除了时空穿越，霍金还在这些小册子中公开宣传如下的观点：

·宇宙是有限的；

·时间是二维的，既有实时间，也有虚时间，而且虚时间比实时间更实在；

·时间具有形状，时间可以回到从前，因果可以倒转；

·我们在20世纪末就可能找到大统一理论；

·M-理论就是最终的万能理论（UltimateTheory of Everything）；

·上帝在创造天地之前根本没有制造任何东西。事实上，这非常接近现代思想;

·霍金写到他和彭罗斯合写的一篇论文证明了时间有始点和终点，赢得了$300奖金。“这使许多物理学家非常不满，可是却使相信创世记的宗教领袖们欢欣鼓舞，因为这就是（创造论的）科学证明;

·在对未来的预言中，星象学并不比科学定律差。

这些思想在不同程度上影响了学术界的思维。

6．两个悖论，两次认错

2004年，霍金首次对他的黑洞理论认错。原因是所谓的“信息悖论”问题。

使霍金世界闻名的“霍金辐射”和“霍金蒸发”于1974年问世。霍金认为，由于“霍金辐射”，黑洞会慢慢失去能量，质量逐渐减少。这就是“霍金蒸发”。最终黑洞中的所有物质连同它们所带有的一切信息都会完全蒸发掉。

霍金的论断直接与量子力学原理相违背。根据量子力学，这些信息是不会消失的。（20世纪的理论家们似乎对信息的消失比对物质的消失还更加在意。）这被称为黑洞的“信息悖论”（Informationparadox）。30年后，霍金终于承认自己的理论错误。

黑洞研究中的另一个著名问题是火墙悖论（black-hole firewallparadox）。这个悖论起因于一个杞人忧天的假想实验。设想一位宇航员不幸掉入黑洞，根据“经典相对论”，他会穿过黑洞边界进入黑洞，越掉越深，并被越来越强的引力拉成意大利面条，最终撞到奇点（singularity）。之所以说这个问题是杞人忧天，不仅仅是因为爱因斯坦和我都不相信黑洞的存在，而且还因为，即使我们以惠勒和霍金的名望壮胆对爱因斯坦说不，相信银河系中心或者其他什么地方有“黑洞”，那也是在遥不可及的宇宙深处。银河系的半径为十万光年。以我们人类的能耐，要想接近并掉进黑洞，怎么也得等个万把年吧。对于宇航员的安全问题，我更担心的是他们起飞和着陆时候，在地球大气层里面的安全问题。

但是，这种杞人忧天的问题却正是玄学家们的本职工作。2012年，加利福尼亚州卡佛里理论物理研究所的一位弦论专家约瑟夫珀尔钦斯基（JosephP，olchinski）和他的两个学生阿尔姆海瑞（Ahmed Almheiri）和苏里（JamesSully）开始认真思考宇航员在黑洞里的数学死亡的方式。根据他们的弦论计算，黑洞的边界将因为量子力学效应而变成一堵由高能粒子组成的高温漩涡。任何东西碰到这堵火墙都会立即烧为灰烬，根本就无法进入黑洞里面。这和霍金和惠勒的预言—宇航员会进入黑洞并且被引力撕成意大利面条—显然互相矛盾。这就是黑洞理论中的所谓“火墙悖论”（FirewallParadox）。

按道理，霍金完全可以不理睬弦学家们的理论。惠勒和霍金的名望绝不是珀尔钦斯基等人可以望其项背的。事实上，弦论根本都还没有得到主流理论物理学界的一致认可。说其数学上过分繁复者有之，说其无法给出可供实验检验的预言者有之，说其是神学者亦有之。因此，如果霍金不认可珀尔钦斯基的理论，根本就不会有任何问题。

珀尔钦斯基的火墙理论还有一个忤逆爱因斯坦的大问题，那就是违背广义相对论的等效原理。各位一定记得所有相对论教科书上讨论等效原理时，往往举电梯里面自由落体的观察者为例，说明一个在引力中自由落体的观察者是感觉不到重力的。他观察到的现象应该和飘浮在没有引力场的自由空间中的观察者所看到的一样。如果取消等效原理，广义相对论就垮台了。

珀尔钦斯基深知兹事体大，于是打算想出一个没有火墙的方案来避免根本冲突。可是代价太大：如果他想顾全广义相对论，就必须放弃量子力学。对此，我们其实一点也不奇怪。理论物理学家们努力了几十年，就是找不到一个对广义相对论进行重整化的办法。无解。

问题是，霍金是一个弦论的坚定支持者。他认为M—理论就是最终的万能理论，所以他不愿意看到自己的黑洞理论和弦论相左，选择了抛弃黑洞理论。他最近在arXiv上貼出的文稿中说“不存在黑洞边界（eventhorizon）就意味着没有黑洞”，認爲黑洞和量子力學不相容，说黑洞理論是他一生鑄成的“大錯”。

7．黑洞问题还没有完结

这篇文章脱稿的时候，霍金的文稿还在待审。理论上，待审的稿子也可以被审稿人封杀的。可是，对霍金，这种审稿程序差不多只是一种形式过场。一般人想在国际学术会议上发表文章，必须经过审查过滤。可是霍金可以在会议开始之前临时给大会主持人写一张条子，说我要发言，连发言稿都不要，就可以即兴发言。所以，按照正常推理，他的稿子是不会被封杀的。何况，霍金认错，认为他的黑洞理论是一生犯下的最大错误，已经举世皆知，这比在任何杂志上发表都更有公信力。霍金认错，否认黑洞的存在，已经是无法抹掉的事实。至于他以后是否会翻案，说他今年的认错是他一辈子犯下的最大错误，谁也说不准。

霍金被捧为“爱因斯坦之后最伟大的天才”和黑洞理论祖师爷。他认错并否认黑洞的存在，是不是意味着黑洞理论研究的终结，意味着全世界从此就吸取教训，认识到跟着权威盲目地折腾有违科学研究的基本原则？不一定。霍金是不是伟大的科学家还有待历史定论，但是说霍金是近几十年来黑洞研究的领军人物，他是当之无愧的。在他的旗帜下已经练就了一支庞大的理论大军。而今黑金突然认错，使得一直追随他纵横驰骋的战士们陡然失去了战斗目标，失落了战斗的意义，不知如何是好。他们一直唯霍金的马首是瞻。现在霍金宣布黑洞不存在，这支理论大军还会奉他的话为上峰的指示吗？不一定。百足之虫，死而不僵。黑洞理论和大爆炸宇宙学经过几十年的发展，已经形成了一个包括理论和实验队伍的伟大事业。要想突然刹车，谈何容易。尽管霍金已经被捧为顶级权威和明星，但是一旦他的言行危及到整个营垒的前途命运的时候，这个营垒是不是还将他的言论奉为圭臬，便是一个大问题了。我们有历史的先例。爱因斯坦曾经，或者说，现在仍然被主流认定为最伟大的科学家。可是当爱因斯坦抛弃他的宇宙因子以后，从事宇宙学研究的理论家们并没有听爱因斯坦的话，而是继续继承爱因斯坦的宇宙因子，用在大爆炸宇宙学中。他们并且认为抛弃宇宙项是爱因斯坦一生中所犯的最大错误。所以，即使霍金以后自己不对今天的认错反悔，大爆炸宇宙学界宣布霍金的认错是他一生中所犯的最大错误的可能性也不是不可想象的。

事实上，现在已经有人对霍金的认错表示震惊了，这里就包括霍金以前的同事和学生。霍金的一个学生，加利福尼亚大学伯克利分校的理论物理学家拉斐尔鲍索（RaphaelBousso）说：“许多物理学家都觉得霍金的认错是令人憎恨的。”“从某种意义上说，认为不存在禁止物质逃逸的边界比火墙还要极端，还要问题重重。”

珀尔琴斯基和他的火墙理论同行们在arXiv上发表了40多篇文章，在物理学家们提出了一个严重的选择：要么接受火墙理论并承认广义相对论垮台了，要么承认黑洞里的信息永远地失去了并承认量子力学是错的。对此，鲍索等人表示反对。如果爱因斯坦的理论不适合于黑洞边界，宇宙学家们将质问它在其它地方是否适合。

UCSB的量子物理学家斯蒂夫吉丁斯（SteveGiddings）说：“物理基础出现危机，可能需要一场革命来解决。”于是，黑洞专家们上个月在欧洲核子研究中心聚会，研究如何应对当前的紧急情况。唯一的共识是，这个问题恐怕一下子还很难解决。

8．如何从霍金的错误中吸取教训

从任何意义上讲，霍金认错，否认黑洞的存在都是一件大事。人们可以从霍金的错误中增长很多见识和智慧，如果人们愿意从历史中吸取教训的话。

我们应该吸取的第一个教训就是科学研究中不能只听权威的而不听逻辑的。对待权威的理论和主张，不能不分青红皂白，不顾科学逻辑，一概接受，贯彻指示不走样。不能让权威的话一句顶一万句。权威也得讲道理，权威也得服从逻辑。无视明显的逻辑悖论，只顾一味地跟着明星权威盲目冲撞，结果会是悲剧性的。黑洞问题就是一个非常好的例子。这个问题本来是非常清楚而简单的一个逻辑问题。施瓦兹查尔德的无穷打发散和黑洞以内的时空翻转足够证明爱因斯坦广义相对论的逻辑悖理。严肃的物理学家们本来应该立即反思，立即醒悟，不要再没有找到悖论的根本原因之前继续在错误的道路上走下去。可是一些理论家们为尊者讳，不愿意承认爱因斯坦的理论是错误的，偏偏要在无穷大上面做文章，而且做大文章，甚至检起爱因斯坦跑掉的宇宙项，大张旗鼓地，创造性地发展爱因斯坦的相对论，发展出大爆炸宇宙学和黑洞理论。全世界一哄而上，一搞就是几十年，最终还是逃不出这样那样的悖论。这一点也不奇怪。相反，如果黑洞理论不是这样的结果，反倒奇怪了。

对待权威爱因斯坦是如此，对待权威霍金又何尚不是如此。霍金的黑洞理论就是将海森伯原理揉进广义相对论。人们同样不管将海森伯测不准关系上升到基本原理的高度作为物质创生的理论根据到底有没有道理，也不管相对论和量子力学到底是不是相洽，就大干快上，把几十年的时间和人力金钱投入到黑洞研究中去，最终还是摆脱不了各种各样的悖论，最终还是得否认黑洞的存在。这当然也是必然的结果。

第二个应该吸取的教训，就是物理学家们不能随便提出一个又一个的假定。不能把假定当饭吃。不能在一大堆假定之上大兴土木建造海市蜃楼。广义相对论是建立在一系列假定之上的理论。一旦暴露出无穷大发散问题，不求追究，反而加上海森伯原理，假定这个原理可以从真空中产生正负粒子对，并假定一个粒子会掉进黑洞，另一个会从黑洞表面逃出而形成霍金辐射，还假定掉进去的和逃出来一对粒子之间会有量子纠缠等等，然后在这些假定之上埋头做数学，将数学结果当成预言。这样的理论及其结果要不出问题，那才真是奇怪。

第三个应该吸取的教训，就是不要以为一个理论的数学越深，就越是正确。数学的繁复性不是理论正确性的量度。广义相对论的数学骨骼是比较高深的黎曼几何，但是因为它的物理大前提不正确，所以会出现不可救药的悖论。霍金现在服膺的M-理论（超弦理论）除了相对论和量子力学中的非常繁复的数学以外，又加上群论拓扑。超弦理论实际上就是应用数学，里面已经没有任何物理意义了。正确的理论往往是简单的。夸张地说，“一个好的理论应该酒吧女郎都能懂”。牛顿的理论高中学生都能懂；麦克斯韦的理论本科理工科学生都能懂。就是这些简单的理论指导和实际应用取得了现代科学技术的一切进步，使我们进入了空间时代。真正的数学美是简单美，而不是方程式和拉格朗日函数的对称美。

第四个应该吸取的教训，就是科学的发展不一定总是前进。它也可能后退。有人说黑金在1974年提出霍金辐射和霍金蒸发理论是对的，有它的价值；2004年认错否认1974年的结论也是对的，是向更深的物理奥秘的新的发现；霍金现在第二次认错，否认黑洞的存在，也是对的，是又一次革命。我不同意这种“圣人金口玉牙”的哲学。具体地说，霍金的黑洞理论从一开始就是错的。广义相对论的施瓦兹查尔德解得无穷大发散和黑洞里面的时空翻转已经足够否定观义相对论了。不承认这一铁的事实钢的事实，而是为尊者讳，极力为爱因斯坦和相对论辩护，使出浑身解数，狼奔豕突，在无穷大上面做几十年的文章，劳民伤财，误人子弟，搅乱了理论物理学界的逻辑思维和学术判断力，不是任何意义上的进步。如果学界能够从霍金的错误和霍金现象中得到启发，思考一下是不是有比霍金的黑洞理论更大的问题，思考一下20世纪理论物理中是不是存在更大的结构性问题，理论错误是不是开始得更早，不是始于1974年而是1905年，则将是物理学界之大幸，科学界之大幸。

第五个应该吸取的教训，是不应该将学术问题和道德问题和慈善问题挂钩。学术问题不应该和政治挂钩，这是大家都明白的道理。可是将学术问题和道德问题和慈善问题脱钩，确实许多善良的人们从没有意识到的问题。我要首先申明清楚地是，我这里所说的学术问题和道德和慈善问题脱钩，是说在鉴定一个物理理论的是非对错的时候，不应该以理论提出者有关的道德问题和慈善问题为判断标准。但这并不是说，科学成果的应用和道德和政治无关。砒霜可以治病，也可以毒死人；核能可以发电，也可以毁灭人类。但是砒霜可以与生物体内的机体产生强烈的化学反应，核子里面蕴藏着巨大的能量，却是和政治和道德都不相干的科学事实。大自然的物理规律是不懂政治，也不懂道德的。我之所以在此谈起道德和慈善问题，是因为许多公众其实根本不懂道霍金所从事的工作细节和真相。用方老师的话来说，大多数《时间简史》的读者读不过第三页。更多的人连《时间简史》都不知道。可是他们如此狂热地追捧霍金，有一个很大的原因，恐怕是佩服他的心残志坚。说实在话，我也非常佩服，甚至觉得神奇。我还非常欣赏他的文笔和幽默。但是，学术问题的是非还是不能以他是否精神感人为依据。学术评判不是慈善事业。对就是对，错就是错。像霍金这样顽强地和病魔进行着不屈的斗争，而且活得非常乐观，不断进取，其精神不仅值得残障人士学习，就是对于许多身体健康的人来说，也是不可多得的榜样。如果要评选精神模范，我绝对赞成。可是如果在判断他的无理论的是非对错时，却绝对不可以为他的这种感人精神所左右。科学是理性，不是感情。何况，残障人士也不都是完人，他们和非残障人士一样，也存在于一个广阔的道德频谱。对于霍金的一些做法，我也不太赞同。比如说，为了赚钱写科普小册子；为了和教皇拉关系而在科普书籍里面掺插神学和星象学的内容，以淫秽杂志《Penthouse》为赌注在严肃的学术问题上打赌。科学不是儿戏。物理大师的一举一动一言一行都会对科学和科学工作者尤其是青年儿童产生莫大的影响。不能玩世不恭。

第六个应该吸取的教训，就是在制定科技战略和审定科学发展项目的时候，一定要注意科研项目的理论可靠性和现实可行性。有些负责审定科研计划的将军们和院士们可能会说，我们的专业不是理论物理，对理论物理的细节不太清楚。怎么办呢？有办法的。我在其他文章里面已经不知举了多少例子，说明即使不以理论物理为专业的科学家们也可以根据科学常识来识别理论的真伪和科研项目的可行性。黑洞研究是又一个例子。霍金学派吸引公众的两个卖点就是两个悖论：信息悖论和火墙悖论。他们争得面红耳赤，一个说根据相对论黑洞里面的信息会永远地消失，另一个说根据量子力学这些信息不会消失；一个说根据爱因斯坦的相对论宇航员会被黑洞吞没而被扯成意大利面条，一个说根据海森伯的量子力学宇航员会在黑洞边界被烧成韩国烧烤。如果我既不懂广义相对论，也不懂量子力学，能不能对这一类的“科研提案”作出科学评估呢？能！您可以根据科学常识来对项目的可行性及其对科学可能产生的实际影响作出睿智的评估。

首先要问的问题是：黑洞在什么地方？他与我们有关系吗？且不说爱因斯坦和许多科学家都不相信黑洞的存在，即使按照霍金学派的意见，黑洞也是在那遥远的地方。有人认为，银河系的中心是黑洞。太阳系离银河系中心有多远呢？大约三万光年。一个宇航员即使以光速飞行，也要飞三万年才能到达银河系中心。如果他能在飞船上坚持打太极拳，再活100年，也将在这个太空旅行的第一个三百分之一的旅程就进入高维空间了。比较近的黑洞被认为是8000光年以外的Cygnus X-1。要坐光子飞船到达这个黑洞需要八千年的时间。光子飞船当然是神话幻想。如果坐现实的美国太空船，至少需要飞两亿年。中国人比较有能耐可以飞的快的多。孙悟空同志就可以一个筋斗翻出十万八千里，约每秒钟五万公里，相当于光速的六分之一。所以齐天大圣需要四万八千年才能到达Cygnus X-1。大圣是吃过仙桃和他上老君的仙丹的，应该能够到达黑洞的。但是我觉得不必为他的安全担心。他是经过太上老君炼丹炉烈火金钢锻炼的。根据我的计算，老君炉里面的温度高出黑洞火墙温度大约摄氏273度。所以，四万八千年以后的齐天大圣的安全问题应该不需要现在的科学院和国防部来操心。我更关心的，是杨利伟和他的团队进出地球大气层的安全问题。至于几千万光年以外的黑洞里面的信息是否失落，宇航员调进黑洞以后到底会变成面条还是烧烤的问题，好像还不是什么紧迫的科研问题。

对于霍金认错，有两种态度。一种是为尊者讳，尽量粉饰，并调动一切雄辩手段来证明霍金提出黑洞理论是伟大的，30年后承认这一理论错误也是伟大的，再过十年以后根进一步地宣布黑洞理论与量子理论不相容是更加伟大的。以此推想，再过几十年他老人家再宣布黑洞是存在的，和量子理论不矛盾，那也应该是更加伟大的。总之，祖师爷是不可能错的，关键是徒儿们是否更得上大师深邃的非凡的天才思想。在这种宗教虔诚的鼓舞之下，有的同胞居然把与黑洞理论毫无关系的研究成果和霍金于2004年的认错扯在一起相提并论，宣布“2004年英国科学家在黑洞理论、太阳表面针状体的形成机制、行星形成及彗星等方面均取得了新的进展。”把认错说成是“进展”也有道理。认错总是比死不认错要好。

This was a form ofinsurance policy for me. I have done a lot of work on black holes,and it would all be wasted if it turned out that black holes do notexist. But in that case, I would have the consolation of winning mybet, which would win me four years of the magazine Private Eye. Ifblack holes do exist, Kip will get one year of Penthouse.When we made the bet in 1975, we were 80% certain that Cygnus was a blackhole. By now, I would say that we are about 95% certain, but thebet has yet to be settled.

—Stephen Hawking, A Brief History of Time (1988)^[6]

In the updated andexpanded edition of A Brief History of Time, Hawking statesthat "Although the situation with Cygnus X-1 has not changed muchsince we made the bet in 1975, there is now so much otherobservational evidence in favour of black holes that I haveconceded the bet. I paid the specified penalty, which was a oneyear subscription to Penthouse,to the outrage of Kip's liberated wife."

近日，著名天体物理学家、《时间简史》一书的作者霍金，公开承认黑洞理论有误。此前的近30年来，他一直认为，黑洞会吞下陷入其中的所有物质。如今，霍金说，他和其他科学家在这一点上都错了，黑洞不会吞没信息，黑洞只是看起来形成了，但接下来它会打开，并释放出那些有关其吞没的物质的信息。物理学上“信息悖论”这一巨大难题由此解开。

人们对此给予了广泛关注。这不仅是因为，霍金的有关理论的影响力，以及给黑洞研究带来了革命性的进步，更因为霍金是当今世界上响当当的科学家。许多人认为，要让一位世界科学权威公开承认自己的理论有错误，是多么不容易的一件事情。这不仅需要勇气，更需要一以贯之的实事求是的科学态度。然而，在霍金看来，认错的本身并不是一件什么难事。科学研究最需要的就是实事求是，对了，就要坚持，错了，就要承认。否则就无助于科学技术的发展与进步。霍金的认错，再一次证明，不仅在科学领域，在社会经济生活的方方面面，实事求是都是多么的可贵。

毋庸讳言，在我们的社会生活中，总有一些人不那么讲实事求是。有的地方好高骛远，不切实际，上一些劳民伤财的“政绩工程”、“形象工程”。有的领导干部想问题、办事情、做决策，不做深入、反复的调查研究，全凭一时冲动，头脑发热。有的记者，不到现场，不充分获取第一手资料，全凭道听途说，就洋洋洒洒写出报道。有的单位和部门，对明明存在的问题，却不承认，也不自查自究，反而百般抵赖、辩解。凡此种种，都是不实事求是的表现。它阻碍着工作的顺利推进，制约着事业的健康发展。

实事求是，是一个老话题。它最早源于《汉书?河间献王传》中的“修学好古，实事求是”。主要指重实际、重考据的一种治学、求学、办学的态度。1941年，毛泽东同志在《改造我们的学习》的报告中，对实事求是做了这样的解释：“‘实事’就是客观存在着的一切事物，‘是’就是客观事物的内部联系，即规律性，‘求’就是我们去研究。”

实事求是，是马克思主义哲学的核心命题，党的思想路线的精髓，是共产党人行为的基本准则。也是人们治学、工作、处世的一个基本要求。大千世界，万事万物，自有其发展变化的规律，不尊重这个规律，不根据实际情况的发展与变化准确地应对，我们就很难干好一件事情，推进我们的工作。从某种意义上说，我们的学习和工作，取得了哪怕是一点点的进步，都首先是实事求是的结果；出现了这样那样的错误，都是不讲实事求是所导致的。

然而，在实践中，实事求是，这一应该的、最起码的要求，一些人就是难以做到，坚持不了。这里，除了极少数是对事物发展变化的规律认识不足外，重要的原因就在于“私”欲“懒”念，乱了一些人求真务实的本性。私欲、懒念，是人们坚持实事求是的最大障碍。如果私欲严重，做事情、干工作大多从个人、部门的私利出发，那么，为了谋取利益，就会不管这样做是否合乎人民群众的需要，不管是否契合当地发展的实际。而为了防止自身的利益受到损害，同样就会坚持错误，死不悔改。如果总想好逸恶劳，贪图省事，不愿下苦功夫，不愿花大力气，搞调查浮光掠影，干工作浅尝辄止，我们就会一叶障目、不见泰山，只看浮华表象、不究深刻本质。

始终做到实事求是，是一个人的最高精神境界。坚持实事求是，就要在实践中不断坚定理想与信念，磨练意志与品格，培养高尚的道德与情操，清除私欲懒念，随时抵制各种诱惑。这是一个永无止境的过程，坚持愈久才愈见魅力。一个人在一件事情上做到实事求是并不难，难的是一辈子处处做到实事求是。许多人难以顺应这一过程，难就难在不能克服私欲懒念的巨大诱惑，不能对高尚的精神追求持之以恒。然而，只有始终坚持并做到实事求是，我们才能不断达到思想的高度与境界，也才能顺利地把改革和建设各项工作推向前进。在时代飞速发展的今天，实事求是，已不仅是科学家的事，也是每一位党员领导干部的事，更是我们每一个人的事。我们都应该好好想一想，自己的学习和工作中，是不是做到了实事求是，坚持了实事求是。(陈家兴)

Stephen Hawking is theformer Lucasian Professor of Mathematics at the University ofCambridge and author of A BriefHistory of Time which was an international bestseller.Now Director of Research at the Centre for Theoretical Cosmology atCambridge, his other books for the general reader include A Briefer History of Time, the essay collectionBlack Holes and Baby Universe and TheUniverse in a Nutshell.

In 1963, Hawking contracted motor neurone disease and was given twoyears to live. Yet he went on to Cambridge to become a brilliantresearcher and Professorial Fellow at Gonville and Caius College.From 1979 to 2009 he held the post of Lucasian Professor atCambridge, the chair held by Isaac Newton in 1663. ProfessorHawking has over a dozen honorary degrees and was awarded the CBEin 1982. He is a fellow of the Royal Society and a Member of the USNational Academy of Science. Stephen Hawking is regarded as one ofthe most brilliant theoretical physicists sinceEinstein.

Hawking radiation is black bodyradiation that is predicted to be released by blackholes, due to quantum effectsnear the eventhorizon.

It is named after the physicist Stephen Hawking,who provided a theoretical argument for its existence in1974,^[1]and sometimes also after JacobBekenstein, who predicted that black holes should have afinite, non-zero temperature andentropy.^[2]

Hawking's work followed his visit to Moscow in 1973 where theSoviet scientists Yakov Zeldovichand Alexei Starobinsky showed him that according to the quantummechanical uncertaintyprinciple, rotating blackholes should create and emit particles.^[3]Hawking radiation reduces the mass and the energy of the black holeand is therefore also known as black hole evaporation.Because of this, black holes that lose more mass than they gainthrough other means are expected to shrink and ultimately vanish.Micro blackholes (MBHs) are predicted to be larger net emitters ofradiation than larger black holes and should shrink and dissipatefaster.

《国外精英论坛》栏目发刊词：

在新春的庆喜中迎来联谊会发展新十年，随着第一届理论报告会的胜利结束、美国学者王令隽教授《关于相对论批判的一点意见》论文的深入讨论，联谊会呈现更加辉煌的气象。如《格物》杂志摘要以四种文本问世一样，今天创办的《国外精英论坛》栏目将在联谊会发展历史上产生深远影响。从本期起，我们隆重发表王令隽教授《现代宇宙学的基本问题及DET理论》，盼望大家阅读，将自己的意见告诉我们。

《国外精英论坛》栏目（第十六期）

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