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霍金遺作:關於人和宇宙的終極十問

霍金在遺作中提出並回答了十個大問題,其中六個問題深深根植於他的科學研究,另外四個問題則展現了他對人類命運的終極關懷。一個只有少數精英群體理解先進科學技術的世界,既不能良好運行,同時也十分危險,霍金在書中如是說。

2018年3月14日,史蒂芬·霍金(Stephen Hawking)在英國劍橋去世。2018年10月16日,他的遺作Brief Answers to the Big Questions(中文版尚未出版,可直譯為《對大問題的簡明回答》)在家人和合作者的幫助下出版。直到生命的最後時刻,霍金仍在思考有關人和宇宙的重大問題:

上帝存在嗎?萬物如何開始?宇宙中還有其他智慧生命嗎?我們能夠預測未來嗎?黑洞裡有什麽?時間旅行可能嗎?我們能在地球上生存下去嗎?我們應該移民太空嗎?人工智能會超越我們嗎?我們如何塑造未來?

本書是霍金對以上十個問題的思考和闡釋的匯編。從中我們可以窺見這位科學巨人對人類命運的終極關懷。

著名物理學家、2017年諾貝爾物理學獎獲得者基普·索恩(Kip Thorn)為這本書撰寫了導語,回顧了二人之間長達半個多世紀的友誼,梳理了霍金的重大成就及其科學意義。索恩認為,霍金的十個問題,六個深深根植於他的科學研究,而另外四個則展現出他對人類命運的關注。他自謙地寫到,自己沒有能力、智慧或信心去處理這些大問題,而霍金具備全部這些特質。他對霍金最高的讚譽體現在他在霍金葬禮現場發表的悼辭,導語中也加以引用:“牛頓給了我們答案,而霍金給了我們問題。如果有一天我們真正掌握了量子引力定律並充分理解了宇宙的誕生,很大程度上是因為我們站在了霍金的肩頭。”

地球上有智慧生命嗎?

在書中的一段問答中,面對“如果在地球之外的某個地方存在智慧生命的話,這種生命會與我們已知的形式相似還是不同?”這個問題,霍金反問到:“地球上有智慧生命嗎?”雖然這是霍金的一句玩笑話,但他在書中確實多次對人類種種“不智慧”的做法提出了尖銳的批評。比如他直截了當地指出“人類在智慧行為方面並沒有什麽良好的記錄”,更提到“人類在歷史上的很多行為都相當愚蠢,並且沒有考慮如何去促進這個物種的延續”。

霍金是一個樂觀主義者,但書中仍然充滿他對科技發展的反思和對人類命運的憂慮。他既對人類在生命科學和電腦科學領域內取得的巨大進步感到欣喜,同時更深刻地揭示出審視、評估這些技術的意義。霍金認為,正在蓬勃發展的基因編輯和人工智能將深刻影響甚至決定人類的命運。

從宇宙中元素的形成開始,霍金用很短的篇幅勾勒出恆星誕生、生命誕生的歷程。雖然有些老生常談,但這些對我們認識自己是不可或缺的鋪墊。在克裡克和沃森發現了DNA雙螺旋結構後,科學家認識到DNA蘊藏著生命的密碼。但是霍金指出,人類DNA中“內在資訊”進化緩慢,但是儲存在書本和其他介質中的“外部資訊”已經出現爆炸性增加。這種“進化”的不同步加上人類天性中的侵略性導致未來充滿變數和風險。

雖然DNA自然進化的速度極慢,但基因編輯技術CRISPR的出現使我們已經進入到一個可以自我進化的時代。雖然很多人提出應該禁止人體基因工程,但霍金認為事實上我們阻止不了相關研究,除非我們有全球主義的世界秩序,否則總會有人抵製不了提升人類特性的誘惑,在世界上的某個角落設計改進版的人類。一旦“超級人類”出現,勢必會導致一系列政治和社會問題。超級人類通過自我改造獲得難以匹敵的進化優勢,未被改造的人類會被邊緣化或者徹底消失。

在霍金看來,人工智能的發展正在改變我們的生活,而這種影響必將繼續深化。如果人類能夠善用人工智能,那人類將從中得益。但是如果人類沒有考慮到人工智能的負面效應並提前加以防範,那人工智能的發展將會給人類帶來災難性甚至是毀滅性的後果。與霍金一樣,比爾·蓋茨和埃隆·馬斯克等人也持有同樣的擔心。2015年,霍金和馬斯克及很多人工智能專家就曾經發表過一封公開信,呼籲嚴肅地研究人工智能對社會的影響。

除了技術風險,人類還要面對其他同樣嚴重的威脅。從長遠來看,小行星撞擊地球可能是一次毀滅性事件,正如6500萬前很有可能是小行星撞擊地球導致恐龍滅絕一樣。但是目前更直接的威脅是失控的氣候變化或者核戰爭。霍金擔心,在接下來的1000年內,核戰爭或者是環境災難將會毀滅地球。

在氣候變化的威脅面前,霍金憂心忡忡。他認為很多像美國總統川普一樣的政治家否認氣候變化的事實,或者對立即采取行動應對全球變暖的呼籲無動於衷。但是,氣候變化融化了南北極的冰蓋,毀掉了亞馬孫和其他雨林,反過來又進一步加劇了溫室效應。

1492年,哥倫布發現了美洲大陸,隨後這塊大陸被歐洲殖民者和移民稱之為“新世界”(New World)。但是,地球上現在已經沒有可供我們去開拓的“新大陸”。面對危機,我們除了竭盡所能去保護地球外,另一個選擇就是移民太空,正如霍金所說,人類“不能把所有雞蛋都放在一個籃子裡”。

談到星際移民時,霍金也給出了自己的路線圖,先在月球和火星建立基地,再向更遙遠的系外行星進發。不過在書中的這一部分,可能是因為沒有及時更新資訊或者觀點發表在較早的時候,霍金對人類目前的系外行星研究的表述並不準確。他在書中寫到:“目前我們只能探測到類似於木星和土星的巨行星,但是有理由相信在這些恆星伴隨著較小的類似於地球的行星”。事實上,憑借剛剛退役的開普勒太空望遠鏡,天文學家已經發現了數千顆系外行星,而在這些行星中,已經有數十顆位於宜居帶內的行星被證實體積不大於地球的2倍,成為另一個地球的有力候選者。隨著新一代系外行星探測器“苔絲”(TESS)開始工作,我們有希望在未來幾十年內發現一顆真正的宜居行星。如果霍金地下有知,也許會非常欣慰。

霍金自然也不忘提及他和俄羅斯企業家尤裡·米爾納(Yuri Milner)等人於2016年發起的“突破攝星”(Breakthrough Starshot)計劃。他們希望開發飛離太陽系的光帆飛船,用20年時間到達距離太陽最近(4.37光年)的恆星系統半人馬座阿爾法星(Alpha Centauri)。而按照剛剛飛出太陽系進入星際空間的旅行者號的速度,到達那裡需要70000年。

面對地球上人口爆炸、資源枯竭、環境惡化等一系列問題,霍金相信移民太空是解決問題的必由之路。但這個方案目前來看除去技術層面的可行性外,在效果方面也有待觀察,因為人類面對的其他難題,比如基因工程對人類這一物種的修改、人工智能對人類智力的挑戰以及核戰爭的達摩克利斯之劍似乎不是通過移居到另一顆星球就能解決的問題。

我不相信存在邊界

作為一名物理學家,霍金在這本書裡試著以問答的形式對貫穿自己半個多世紀研究生涯的一些關鍵問題進行總結。書中的一些內容雖然在霍金此前的著作或者演講中屢有涉及,但仍包含了很多他最新的思考和觀點,包括介紹LIGO發現引力波對黑洞研究的重要價值。

這本書正文以“上帝存在嗎?”開篇,看似與科學無關,實則是很合理的安排。如果宗教對於世界起源和各種現象的解釋行之有效的話,科學就失去了存在和發展的意義,後面的所有論述都顯得多餘。霍金在書中提到《泰晤士報》曾登出題為《霍金:上帝沒有創造宇宙》的文章,把自己置於與上帝對立的位置,但他認為自己的使命是去發現自然規律從而更好地解釋宇宙,而不是去證明或者否認上帝的存在。在通常意義上,上帝是人格化的神。但是,霍金指出當他提到“上帝”(God)的時候,他其實指的是自然規律——如果我們願意的話,我們可以把自然規律稱為“上帝”,因為這只是一種叫法而已。這一點和愛因斯坦有些相似。愛因斯坦持有斯賓諾莎式的上帝觀,相信一定存在等待被發現的自然規律,因此他“信仰那個在存在事物的有秩序的和諧中顯示出來的上帝,而不信仰那個同人類的命運和行為有牽累的上帝”。霍金不相信有天堂,也不相信有來生,我們死後都會歸於塵土,正如我們本來就是散落的星塵一樣。

如果沒有上帝,宇宙萬物創生何以成為可能?科學在這裡顯示出自己的價值,因為它能給出合理的解釋,雖然這個解釋本身也在不斷地被修改和完善。霍金在書中指出,現實生活的經驗告訴我們事情的發生有先後順序,因此我們才會回溯和追問,什麽導致了宇宙大爆炸以及大爆炸之前發生了什麽。但霍金告訴我們,在大爆炸之前,時間並不存在;在大爆炸發生的那一刻,時間自行開始。

霍金也承認,如果不掌握一定的數學基礎的話,掌握時空、能量、物質這些概念確實有些困難。但他在書中還是嘗試用一些形象化的例子來對一些關鍵概念加以解釋,比如他就用土堆和土坑的比喻來解釋正能量和負能量。雖然負能量在我們的生活在有特定的意義,但霍金指出,它是宇宙得以從無到有的關鍵一環。

時間旅行是霍金在接受採訪是最常被問到的一個話題,因此他在書中也再次談起這個富有科幻色彩的話題。他指出量子力學中的不確定性原理允許能量密度為負值,這使得蟲洞在理論上是存在的。雖然他認為無論智慧生命發展到什麽程度,通過空間彎曲或者額外維度來進行時間旅行都是不可能的,但他還是在2009年在劍橋大學舉辦了一場“時間旅行者聚會”,以歡迎來自未來的客人。結果可想而知——無人赴會。

霍金在科學上最大的成就是他對黑洞的一系列研究,所以霍金在書中對自己的黑洞研究也做了簡要的回顧。黑洞曾經是非常奇異的概念,以至於愛因斯坦曾經在1939年發表論文,論證恆星不可能在自身引力的作用下坍縮。到了霍金開始研究黑洞的年代,學術界對黑洞依然知之甚少。1972年,在女兒露西·霍金出生後不久,霍金發現了面積定理,揭示了黑洞視界面積與熱力學中的熵之間的聯繫。1974年,霍金發現了後來以他名字命名的霍金異塵餘生,預言了黑洞不是“黑”的。索恩在導言中指出,這個定理將廣義相對論、熱力學和量子量子力學聯繫起來,堪稱20世紀下半葉最不同凡響的理論物理發現。霍金去世後被安葬在倫敦威斯敏斯特大教堂,他的墓碑在牛頓和達爾文的墓碑之間,上面銘刻的正是霍金異塵餘生的方程。斯人已逝,方程不朽。

在這本書的結尾處,霍金提到自己“不相信存在邊界”。這裡他有兩層意思:他不相信生命和智慧在我們的宇宙中的創造力存在邊界,也代表他早年提出的一個理論的觀點。1983年,他和加州大學聖塔芭芭拉分校物理學家詹姆士·哈特爾(James Hartle)共同提出的哈特爾-霍金理論,也被稱為“無邊界理論”(no-boundary theory)。這個理論認為,宇宙不僅在空間上沒有初始邊界,在時間上同樣沒有初始邊界。

不過,正如在研究生涯中不止一次承認自己錯了一樣,霍金也在不斷檢驗和修正無邊界理論。在他去世後,他和比利時魯汶大學教授托馬斯·赫托格(Thomas Hertog)合作的論文在今年5月發表。在這篇論文裡,霍金認為宇宙也許是有初始邊界的。不過,這篇題為《永恆暴脹的平滑結束?》(A smooth exit from eternal inflation?)的論文以問號結尾,似乎印證了索恩的話,霍金沒有給出確定的答案,他提出的問題卻值得我們不斷思索。

只要堅持,就總能有所成就

霍金在全書的最後對讀者特別是青年讀者提出了自己的希望:仰望星空,保持好奇,永不放棄,釋放想象,塑造未來。他表示,每個人都成為科學家既不可能也不必要,但是每個青年人都應該熟悉科學並對科學充滿信心。一個只有少數精英群體理解先進科學技術的世界,既不能良好運行,同時也十分危險。他也以自身的經歷鼓勵讀者,不管生活看起來有多麽艱難,你只要堅持,就總能有所成就。

著名演員埃迪·雷德梅恩(Eddie Redmayne)因為在霍金的傳記電影《萬物理論》中飾演霍金而與霍金結緣,他為自己能夠受邀撰寫這本書的序言而感到榮幸。他在文中不僅提到霍金的思想與成就,也稱讚了霍金的幽默。霍金的這種幽默在書中也多有體現:他不僅多次以諷刺的口吻調侃英國脫歐,也表示在宇宙的多重歷史中存在“英格蘭隊再次獲得世界杯”的那種歷史,“雖然這種可能性很低”。

霍金始終在科學上保持謙遜,因此總說“如果我取得一點成就”。他的女兒在後記中深情回憶父親的人生,希望父親在為這本書出版感到驕傲的同時,能夠最終承認自己的確取得了非凡的成就,正如所有人認為的那樣。

索恩將霍金與牛頓相提並論,確實有些過譽。雖然二人都曾擔任劍橋大學盧卡斯數學教席並長眠於威斯敏斯特大教堂,但畢竟牛頓被公認為是有史以來最偉大的科學家,而霍金的預言尚未得到觀測的證實。但是在他的遺作中,我們讀到他對人類未來的憂思和關切。在霍金看來,提出問題已經足夠表明,人類有智慧去認識宇宙,也有勇氣去面對未來。

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