愛因斯坦和霍金的碰撞，為我們描繪整個宇宙

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3月14日，愛因斯坦誕辰，霍金忌日。

這一天的特殊巧合，是這兩位傳奇科學家相隔時空的再一次奇妙相遇。

而他們也曾在無意間，為彼此給出過有趣的互文——

宇宙基本準則之一：不存在所謂的“完美”。

如果沒有“不完美”，我們將不復存在。

——霍金

1879年3月14日，阿爾伯特·愛因斯坦在德國烏爾姆出生。時間往前兩百年，牛頓一手建起了物理學的地基，這位科學巨人推動了工業革命的齒輪，人類走向翻天覆地的工業時代。

這一天的兩周后，是牛頓152周年的忌日，而26年后，這名嬰兒將站在牛頓的肩膀上，重建被牛頓定律統治了兩個世紀的時代。

1905年，愛因斯坦奇跡年，也是物理學的奇跡年。

這一年，籍籍無名的專利審查員愛因斯坦利用業余時間陸續發表了5篇論文。他首先論述了光的波粒二象性，論證了普朗克的光量子假說，為量子物理學奠定了基礎。接著他提出了懸浮微小粒子統計的“布朗運動”，以及分子大小的新測定方法。

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9月26日，在提出“光速不變”，以及“相對性原理”之后，愛因斯坦發表了質能守恒公式E=mc2，狹義相對論由此誕生。

狹義相對論重塑了我們的時間觀——我們習以為常的時間，并不是以恒定的速度流逝的，而是會根據物體運動的方式變快或變慢，當物體運動速度接近光速，時間就會發生膨脹。

幾乎是在提出狹義相對論的同時，愛因斯坦就發現狹義相對論的局限，狹義相對論只能夠解釋平直的時空，即四維時空。

想要相對論解釋更高維度的宇宙，愛因斯坦嘗試將引力描述為時空的幾何結構，在狹義相對論中融入引力。

愛因斯坦認為：時間和空間是同一世界的不同維度，時間和三維空間結合起來，就形成了四維時空。而四維時空會發生扭曲，物質決定了它的扭曲方式，引力由此而產生。

1916年，愛因斯坦正式發表凝聚了十余年心血的廣義相對論和引力場方程。

但在彼時一戰的烏云面前，愛因斯坦的廣義相對論并沒有立即引起世界性的關注。直到1919年，英國天文學家亞瑟·斯坦利·愛丁頓觀測日食時發現水星近日點偏移，間接證明了光線會被引力扭曲。

宇宙給出的答案，讓廣義相對論和引力場方程轟動世界。

從此，人類握住了解碼宇宙的關鍵鑰匙。

但正如霍金所言，宇宙沒有所謂的“完美”，愛因斯坦也不例外。

除了因相信“上帝不擲骰子”而抗拒被自己間接證明的量子物理學，愛因斯坦還曾否認過宇宙膨脹和黑洞理論的存在，而正是這兩個“錯誤”理論，有力證明了廣義相對論的客觀重要性——

根據廣義相對論的場方程，一位名叫卡爾·史瓦西的德國軍官計算得出，如果將一個太陽大小的物體壓縮到半徑3公里左右，它會在時空中形成一個無限深的洞。這個洞中的一切，都和已知的物理定律不相合，時間會停止，空間則會無限延伸。

接著，比利時天文學家勒梅特根據引力場方程計算后，提出宇宙大爆炸理論，而美國天文學家哈勃通過天文觀察，證明了宇宙膨脹，間接證明了該理論。

百年來，廣義相對論經歷了反復的檢驗，證明其近乎預言的正確。

而站在愛因斯坦的肩膀上，有人讓我們看到了更深邃的宇宙。

“提出一個問題往往比解決一個問題更重要。”

——阿爾伯特·愛因斯坦

1942年1月8日，史蒂芬·威廉·霍金出生于英國牛津。時間往前三百年，奠定近代科學、一生仰望宇宙的伽利略在這一天長眠。

霍金的聰明讓他從小備受關注，在中學時期被同學稱為“小愛因斯坦”，劍橋的學習都讓他倍感輕松，直到——

“在我21歲那年，我對生活的期望值全部歸零。自此以后，生活中的一點一滴都成了恩賜。”

此后，霍金在跟死神抗爭的余生中，不斷丈量著宇宙的邊界。

1965年，霍金在論文中論證了宇宙大爆炸理論。他的名字，也將與黑洞這一宇宙中最神秘的天體永遠關聯。

當一顆恒星度過了幾百億年的壽命，最終耗盡所有能量之后，引力會讓它們坍縮成一個密度無窮大的點，它會吸收包括光在內的一切，讓所有能量和物質都無法逃逸，這就是黑洞。科學家們曾認為黑洞是永恒的存在。

但在1974年，霍金提出：黑洞并非只能一味地從宇宙中索取能量與物質，它也會因為事件視界上的量子漲落向外輻射能量，終有一天黑洞會蒸發直至消失。這就是著名的霍金輻射和黑洞蒸發理論。

如果按照霍金所說，黑洞能夠蒸發，能量和物質會徹底消失而不會留下任何痕跡，那么掌握所有信息的可能性就不復存在，這就是“黑洞信息悖論”，徹底動搖了量子物理學的根基。

“決定論”曾經是現代物理的核心理論——信息是不能被毀滅的，如果我們能夠搜集所有粒子的所有信息，就能通過物理定律，還原和推斷任何系統的完整未來和過去，包括一整個宇宙。

如果霍金是對的，“決定論”將喪失意義，那么我們此前對現代物理學的認知，也將隨之毀滅。幾十年來，量子理論的擁護者和相對論的擁護者之間，圍繞著黑洞信息悖論爭論不休，啟發了無數理論猜想和研究方向，霍金本人也一直致力于研究黑洞數十年，不斷突破自己的理論，提出新的問題。

霍金站在廣義相對論的基礎上，用他的學識和想象為我們描繪了無邊界的宇宙和超乎常識的黑洞，也如同廣義相對論一般，霍金理論的重要性也將隨著時間的推移與日俱增，有望為相對論和量子力學的統一提供理論基礎，解答困擾愛因斯坦人生后30年的疑惑。

霍金是對的嗎？

“時間”和宇宙會給我們答案。

2018年3月14日，愛因斯坦139周年誕辰，霍金于英國劍橋去世。

他們的一生都致力于為人類描繪整個宇宙，不斷刷新我們對時間和宇宙的認知。

在他們到來之前和離開之后，宇宙呼吸如常，但人類看到的宇宙，從此永遠不一樣了。

宇宙的盡頭是什么，時間的起點又是什么？

繼承他們思想的我們何其有幸，能夠沿著他們的思考走向更深邃的宇宙。

《時間簡史》，史蒂芬·霍金的代表作品，也是科普創作的里程碑式作品。