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在黑洞的地平線上重印後記

南山的雪閃著耀眼的光芒,勃朗峰直插我們頭上的天空;在我們周圍,牛群帶著鈴響在綠油油的牧場上吃草;山下離學校幾百米的地方,是美麗如畫的萊蘇什的村莊……

大多數下午的時間我們都在不斷討論新的問題:諾維科夫和我關在小木屋裡,想發現吸積到黑洞的氣體是如何發射X射線的;在學校休息室的長椅上,我的學生普雷斯和特奧科爾斯基在討論小干擾下的黑洞是不是還穩定;在50米外的山坡上,巴丁、卡特爾和霍金在全神貫注地用愛因斯坦的廣義相對論推導完整的黑洞演化方程組。那真是難忘的田園詩,醉人的物理學!

我十多年前學相對論時,把圖書館裡大大小小的相對論著作都找來看了。當然也有些科普的,但除了幾個書名今天都記不起來了。為什麼?因為它們不過是一些沒有數學的教科書。學過數學以後,就遺憾地過河拆橋了。這樣的科普讀物很多,它們像風景區的路標,將陌生的遊客引向一座座險峰,卻幾乎永遠不能伴著風光走進人們美好的回憶。幸運的是,在《黑洞與時間彎曲》裡的這幅60年代田園物理學風情畫,自然令我想起海森伯對20年代的回憶,那是他發現量子力學矩陣形式的那些天,哦,多麼壯麗的發現!

那是1925年5月底,我患了嚴重的花粉熱,只好向玻恩請了半個月的假,直接去了赫裡戈蘭,我希望在遠離花草的海濱,那令人心曠神怡的空氣能很快讓我恢復健康……我的房間在三樓,能看到村莊遠處的沙灘和大海的壯麗景象。我坐在陽台上,反覆地考慮著玻爾說過的話。

……結果,差不多到凌晨三點,我才最後算完……我太興奮了,通宵未睡。黎明時,我朝島的南端走去。我曾渴望登上那塊伸向大海的岩石。沒費多大力氣我就爬上去了,在那兒等著日出。(海森伯《物理學及其他》)

我讀這段話時,不知道量子理論是什麼;今天,雖然我大概懂得了它的數學(照狄拉克的說法是一套計算法則),還是不知道它到底說了什麼。不過,在量子論的發現的歷史中,我經歷了許多令人嚮往的思想奇跡。至今還影響著我的一句話,也在海森伯的這段回憶裡,那是愛因斯坦對他說的:「在原則上,單靠可觀測量去建立一個理論,是完全錯誤的。實際上,正好相反,是理論決定我們觀測到什麼。」這差不多是我所理解的「愛因斯坦的幽靈」。在黑洞發現的經過裡,這句話有著更加生動的表現,大概也更能夠喚醒讀者也許因為生活太累而昏睡了的科學理想。

一條歷史的河流,當然比「過了河的橋」更值得人們回憶。在我看來,索恩的《黑洞與時間彎曲》,首先是一段活的歷史,愛因斯坦身後的相對論歷史。關於這段歷史,我沒見過什麼系統的讀物。我想,一方面,它涉及的數學太多,離人們生活太遠,不會引起大眾的關心;另一方面,它確定的東西太少,離我們時代太近,很難形成專門的話題。也正因為這些,讀者才是幸運的。正如策劃者之一的Frederick Seitz博士在《前言》裡說的,「讀這本書的人應懷著兩個目標:學一些我們物理宇宙中的儘管奇異卻很真實的可靠事實;欣賞那些我們還不那麼有把握的奇思妙想。」當然,在別的關於「黑洞」的讀物裡,我們也能看到這些;不過,作者寫得更真切,因為他是那些事實的經歷者,是某些奇思妙想的參與者。「我和我要講的東西關係太近了,我個人從60年代到今天都在親歷它的發展,我最好的幾個朋友從30年代起就身在其中了。」我們看一個思想產生的經過,其實要比看它的結果有趣得多。

最顯著的例子就是作者關於時間機器的敘述。多年來,科幻小說和一般的科普讀物給很多讀者留下了不太正確的印象。實際上,一定物理條件下(如弱能量條件)產生的一定的數學結構(如類時閉曲線),只能在物理學概念的基礎上討論,借一個純數學結果來展開想像,是沒有什麼意義的。反過來說,我們讀一本內容陌生的書,談一個沒有最後答案的問題,最重要的還是思想和問題的過程,而不是結果——也許很久都不會有結果。讀者從這些疑惑中,或許會萌發一點雄心,與作者開宗明義表達的心願產生某種共鳴:「30年來,我一直在探索,為的是去認識愛因斯坦為後代留下的遺產……去發現相對論失敗的地方,看它如何失敗,會有什麼來取代它。」這其實也正是愛因斯坦嚮往過的牛頓的幸運:「幸運啊,牛頓;幸福啊,科學的童年!」(為牛頓《光學》寫的序),像朗道那樣抱怨自己生得太晚(第5章),沒有趕上百年前物理學革命年代的人,應該幸運地感到在新世紀的門口,遭遇了令人更加困惑的問題,從某種意義上說,主題還是當年愛因斯坦與玻爾的對話;在這一點上,我們離愛因斯坦的幽靈並不遙遠。

這本書,從愛因斯坦時代走到90年代,把遺產和火炬接過來,又傳下去;只有一個幽靈不變地在讀者眼前徘徊,那個永遠追求統一的幽靈,今天落在廣義相對論和量子論之間,落在黑洞的地平線上……

譯者

2000年8月