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上帝掷骰子吗——量子物理史话

作者:曹天元(当代)
栏目:科普.生活
类别:现代
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评价星级:★★★★☆
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1999年,霍金在一次演讲中说,他愿意以1赔1,赌一个万能理论会在20年内出现。现在是不是真的有人和他打这个赌我暂时不得而知,不过霍金好打赌是出了名的,咱们今天就来闲话几句打赌的话题。

  我们所知的霍金打的最早的一个赌或许是他和两个幼年时的伙伴所打的:他们赌今后他们之间是不是会有人出人头地。霍金出名后,还常常和当初的伙伴开玩笑说,因为他打赢了,所以对方欠他一块糖。

  霍金33岁时,第一次就科学问题打赌,之后便一发不可收拾。今天我们所熟知的最有名的几个科学赌局,几乎都同他有关。或者也是因为霍金太出名,太容易被媒体炒作渲染的缘故吧。

  1974年,黑洞的热潮在物理学界内方兴未艾。人们已经不太怀疑黑洞是一个物理真实,但在天文观测上仍没有找到一个确实的实体。不过已经有几个天体非常可疑,其中一个叫做天鹅座X-1,如果你小时候阅读过80年代的一些科普m88备用网址,你会对这个名字耳熟能详。霍金对这个天体的身份表示怀疑,他和加州理工的物理学家索恩(Kip Thorne)立下字据,以1年的《阁楼》(Penthouse)杂志赌索恩4年的《私家侦探》(Private Eye)。大家也许会对霍金这样的大科学家竟然下这样的赌注而感到惊奇(Penthouse大家想必都知道,是和Playboy齐名的男性杂志,不过最近倒闭了),呵呵,不过饮食男女人之大欲,反正他就是这样赌的。今天大家都已经知道,宇宙中的黑洞多如牛毛,天鹅X-1的身份更是不用怀疑。1990年霍金到南加州大学演讲,当时索恩人在莫斯科,于是霍金大张旗鼓地闯入索恩的办公室,把当年的赌据翻出来印上拇指印表示认输。

  霍金后来真的给索恩订了一年的《阁楼》,索恩家里的女性成员对此是有意见的。但那倒也不是对于《阁楼》有什么反感,在美国这种开放社会这不算什么。反对的原因来自女权主义:她们坚持索恩应该赌一份适合both男女阅读的杂志。当年索恩还曾赢了钱德拉塞卡的《花花公子》,出于同样的理由换成了《听众》。

  霍金输了这个场子很是不甘,1年后便又找上索恩,同时还有索恩的同事,加州理工的另一位物理学家普雷斯基(John Preskill),赌宇宙中不可能存在裸奇点,负者为对方提供能够包裹“裸体”的衣服。这次霍金不到4个月就发现自己还是要输:黑洞在经过霍金蒸发后的确可能保留一个裸奇点!但霍金在文字上耍赖,声称由于量子过程而产生的裸奇点并不是赌约上描述的那个由于广义相对论而形成的裸奇点,而且那个证明也是不严格的,所以不算。

  逃得了初一逃不过十五,1997年德州大学的科学家用超级计算机证明了,当黑洞坍缩时,在非常特别的条件下裸奇点在理论上是可以存在的!霍金终于认输,给他的对手各买了一件T恤衫。但他还是不服气的,他另立赌约,赌虽然在非常特别的条件下存在裸奇点,但在一般情况下它是被禁止的!而且霍金在T恤上写的字更是不依不饶:大自然讨厌裸露!

  霍金在索恩那里吃了几次亏了,这次不知是否能翻盘。当然索恩也不是常赌不败的,他曾经和苏联人泽尔多维奇(Zel’dovich)在黑洞辐射的问题上打赌,结果输了一瓶上好的名牌威士忌。有时候霍金和索恩还会联手,比如在黑洞蒸发后是否吐出当初吃掉的信息这一问题上。霍金和索恩赌它不会,而普雷斯基赌它会,赌注是“信息”本身——胜利者将得到一本百科全书!这个问题迄无定论,不过从最近发展的势头来看,霍金又有输的危险。今年(2004年)初,俄亥俄州立大学的科学家用弦论更为明确地证明了,黑洞很可能将吐出信息!

  2000年,霍金又和密歇根大学的凯恩(Gordon Kane)赌100美元,说在芝加哥附近的费米实验室里不可能发现所谓的“希格斯玻色子”(这是英国物理学家希格斯于1964年预言的一种有重要理论意义的粒子,但至今尚未证实)。后来他又和欧洲的一些粒子物理学家赌,说日内瓦的欧洲粒子物理实验室里也不可能发现希格斯子。这次霍金算是赢了,至今仍然没有找到希格斯子的踪迹。不过霍金对于这个假设的嘲笑态度使得许多粒子物理学家
十分恼火,甚至上升为宇宙物理学家和粒子物理学家之间的一种矛盾。希格斯本人于2002年在报上发表了言词尖刻的评论,说霍金因为名气大,所以人们总是不加判断地相信他说的东西。这也引起了一场不大不小的风波。

  在科学问题上打赌的风气由来已久,而根据2002年Nature杂志上的一篇文章(Nature 420, p354),目前在科学的各个领域内各种各样的赌局也是五花八门。这也算是科学另一面的趣味和魅力吧?不知将来是否会有人以此为题材,写出又一篇类似《80天环游地球》的精彩小说呢?
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