霍金推翻了霍金：《时间简史》错了，《时间起源》来了

时间： 2023-11-05 02:58 浏览量：516

距离《时间简史》出版已经过去了35年，但是史蒂芬·霍金本人说，他改主意了，《时间简史》错了！

在人生的最后20年，霍金提出了一种全新的自上而下宇宙观，对宇宙的诞生提供了一个惊人的新视角，它将深刻地改变我们对人类在宇宙中的位置的看法。

霍金的弟子兼同事，比利时鲁汶大学教授、世界著名宇宙学家托马斯·赫托格，根据霍金遗愿著成《时间起源》。这本书极受全球科学界的重视，4月英文版刚刚面世，书评就登上顶刊Nature。

2023年11月1日晚，托马斯·赫托格与北京大学物理学院教授吴飙、华中科技大学物理学院天文学系副教授邱涛涛进行了一场精彩对谈。他们不仅讨论了霍金人生最后的理论是什么、对物理学有什么意义，还谈到了这个新宇宙观在哲学上的影响，它可能会彻底改变我们对世界的看法。此外，赫托格从霍金弟子和最后合作者的视角，讲述了他眼中的恩师霍金。

（本文有惊喜活动，免费赠书！赶时间的小伙伴可以直接下拉到文末查看活动规则）

以下为对话内容节选：

用自上而下的视角思考宇宙起源

邱涛涛：你与史蒂芬·霍金教授合作的经历是怎样的？是什么驱使你写出这样一本书？

赫托格：1998年，我从比利时来到剑桥，遇见了史蒂芬·霍金教授。我当时还是一名学生，和他交谈后意识到霍金是其中一位极其少见的科学家，他对宇宙学、宇宙大爆炸和我们来自哪里等问题非常感兴趣。于是我在剑桥跟随霍金开始了我的博士学位研究，我们的合作持续了20年，期间，霍金和我开发出了一个关于宇宙早期阶段全新的思考方式。这就是我书中的内容。

托马斯·赫托格和霍金

邱涛涛：在这本书中的观点中，最重要的是自上而下的宇宙学，观测还可以影响或甚至决定宇宙时刻的起源。您能详细谈谈这个想法是如何出现的吗？

赫托格：霍金在20世纪90年代晚期感兴趣的深刻谜题，是宇宙大爆炸宇宙学。宇宙暴胀的想法是一个非常成功的模型，它解释了很多观测数据，但它依赖于非常特殊的初始条件，也就是宇宙从大爆炸中诞生的方式。霍金对此非常感兴趣，他的想法是，如果我们了解宇宙的亲生物本质，我们就能更好地理解宇宙大爆炸，我们也会更好地理解我们的存在如何适应宏观宇宙结构。

我和霍金合作的20年中所发展的理论与传统物理学的观点非常不同，它没有提供一个关于为什么宇宙是这样的优先解释，但它提供给你更多类似达尔文式的解释。这意味着我们将环顾四周，从我们周围的力和粒子出发，并在假设单一起源的前提下重构它的历史。这就是为什么我的书的标题是《时间起源》，它是查尔斯·达尔文《物种起源》的变体，因为在某种程度上，我们引入了这种不确定性。

我们可以用一种被霍金称为自上而下的方式来看宇宙——这也是达尔文在生物学中所做的。达尔文寻找化石，并重建生命之树。我和霍金也是在四处寻找以物理学定律的形式存在的“化石”，并在这个早期的阶段重构出物理定律之树如何诞生。

赫托格眼中的恩师霍金

邱涛涛：在与霍金教授共事的20年中，令您印象深刻的时刻是什么时候？

赫托格：就是当他告诉我《时间简史》错了的时候，当然，一开始我不明白他为什么要这么说，但这是一个非常有趣的声明。事实上，这就是霍金的伟大之处，他会改变他的想法，他更感兴趣于弄清楚事情，而不是坚持真相。他的深刻的好奇心驱动着他，这是他最美好的地方。

邱涛涛：为什么你在书中说，史蒂芬·霍金是你所认识的最自由的人？

赫托格：是心智上的自由。（在他那儿）不存在什么教义，没有什么问题你不能向史蒂芬提出的，比如说“物理学的规律同样包含初始条件”这样的想法。所以，他是物理学中的探险家。

霍金也是“007”工作制

邱涛涛：我翻译本书时注意到一个细节，你说当你毕业旅行到乌兹别克斯坦时，霍金打电话给你让你回去。这种情况经常发生吗？

赫托格：一般来说，和霍金的合作，用我们欧洲人的话说就是一周干七天。霍金没有区分专业生活和私人生活，工作日和周末。我们白天工作，晚上工作，平日工作，周末也工作，在办公室工作，也在家工作。他非常热衷于这项研究和宇宙学，很有激情。所以这是一个非常沉浸式的经验。但是在我的博士阶段后期，我想我应该休息一下，所以我决定沿着丝绸之路旅行——我的目的地在中国，喀什或者新疆的其他城市。但当时霍金产生了一个想法，把我叫回来了。

实际上，我认为这是我们合作中最美好的时刻或最难忘的时刻之一，因为这是他真正意识到《时间简史》中存在基本错误的时候。这不是数学上的错误，而是我们看待宇宙学的方法的错误。在科学中，你偶尔会学到某些关于科学本质、而不仅仅是关于自然的东西。这些是有趣的时刻。

比《时间简史》更多新思想，更能激励人

吴飙：我觉得这本书更引人思考，。《时间简史》中谈论的大部分内容对大多数物理学家来说都耳熟能详，但《时间起源》包含了更多的新思想。这些想法，我以前基本上从未听说过，比如“物理定律也一样在不断变化”。

赫托格：我写这本书的根源在于，霍金自己改变了想法。当然，这是一个演变的过程。首先，霍金意识到多元宇宙的悖论是非常棘手的。然后，他意识到《时间简史》中有些问题是需要修正的，但是修正它需要多年的时间。所以直到他生命的最后阶段，他告诉我，“我们确实需要出一本新书”。因此，在他去世前不久，他请我写这本书，因为他已无法交流。在这本书中，我试图将读者带入我和霍金这20年的研究过程，我试图写成一个探案故事的形式，因为我们大部分时间都很困惑——科学就是这样。

吴飙：这本书也讲述了霍金教授的很多故事。对于读者而言，它类似于与霍金教授本人的这种个人互动，所以它并不像《时间简史》那样仅仅是一本物理学的书。在这本书中，有这些关于霍金的故事，我认为它更能激励人。

自上而下宇宙学的哲学意义

邱涛涛：书中的宇宙学是一种自上而下的宇宙学，这意味着我们应该从现有的观察结果开始追溯到初始时间，这是《时间起源》和《时间简史》之间的主要区别。而且，我认为这不仅仅是宇宙学中的观点，它还可以作为一种重要的哲学思想。

赫托格：在比较传统的生物学和物理学，你会发现科学框架是不同的。在生物学中，我们接受了进化的想法、衍生的想法，所有生物学定律（包括精神层面的），都是衍生出来的规律。而在物理学中，我们总是在寻找先验的、不变的、超越性的、客观的规律。对这两者差别的讨论就是这本书的重要哲学含义。如果我们的假设是正确的，那就没有这个差别，因为所有事物都是衍生的，甚至是物理学的基本层。这也是物理学中一个活跃的研究领域，和凝聚态物理学发展的一些方面有关，这就是所谓的全息学。

吴飙：作为一名物理学家，我是这样看待物理系统的演化的：它的演化看起来像两部分，第一部分是它的运动方程，另一部分是初始条件。我研究的是凝聚态物理学，在这个领域，我们可以很好地控制初始条件和随意改变初始条件。所以在我的研究中，运动方程比初始条件重要得多。

但在我对宇宙学的理解中，情况恰恰相反。因为初始条件更难理解，如果你想了解得更多，你会问是谁设定了这个宇宙中的初始条件，最终，你是会问这个问题的。我虽然是凝聚态物理学家，我也在长时间里一直在思考这个问题，但我没有解决方案。阅读了托马斯的这本书之后，我得到了一些新的想法。因此，我认为从上而下的新宇宙学是解决这些有挑战性的问题的一种方式。我真的被这个启发了，也许这是一个新的看待物理系统的方式。

赫托格：我赞同。通常来说，初始条件不是我们试图理解的规律的一部分。在宇宙学中，在许多情况下，当我们只考虑宇宙或宇宙的一部分的演化时，是没问题的。但是总有一些外部的东西，我们在考虑宇宙大爆炸时是不一样的。因此，在某种程度上，宇宙大爆炸让我们面临一个本体论和认识论问题。这不是我们通常所需要的那种的一般规律，而是一种不同类型的规律。这是我这本书的内容，也是为什么霍金如此着迷的原因。因为他认为我们将会学到有关物理本身的内容，物理的本质，物理定律的本质，而不仅仅是关于早期宇宙的一些内容。这非常令人兴奋！

邱涛涛：在我看来，自上而下的宇宙学打破了还原主义和决定论。这是科学家自牛顿以来长期以来信奉的理念。但另一个有趣的观点是，我认为在某种意义上似乎与一个中国古老的思想相符，道家的“天人合一”。它的字面意思是天与人的相符。这意味着宇宙与我们自己同时存在并共同演化。通过我们的努力实践，我们可以理解宇宙，甚至可以与宇宙融为一体。因此，看到现代科学可能会提示我们的古代思想可能是正确的，这非常有趣。

赫托格：是的，这非常有趣。在他生命的最后阶段，史蒂芬对我说过类似的话，当我们在思考自上而下的宇宙学时，他说，某种程度上，我们的新宇宙学以一种相当诗意的方式将人类重新放回中心位置。当然他并不是指我们处于优越地位，我认为他的意思是将“我们是宇宙的一部分”这一简单的人类条件放进了物理学的数学框架里。

新宇宙观对物理研究的启发

赫托格：这本书在某种程度上不止服务于一个目标。一方面，我写作的初衷是为了触达更广泛的公众，但也很希望大家通过深度阅读后能找出一个真正的新假设，同样也希望能启发到大众的工作。

邱涛涛：作为凝聚态物理学的教授，吴教授，您认为这本书中的某些内容能够启发您的研究吗？

吴飙：首先，我必须说在此时此刻，它没有直接影响。但是，物理学是一个整体，在未来，霍金教授和赫托格教授提出的一些想法，也许可以通过一些玩具模型来公式化。如果有这种类似的玩具模型，他们可能会用凝聚态物理系统进行模拟。我想现在已经有这样的研究，例如，对霍金辐射的模拟等。但是，我认为就目前而言，这只是玩具模型。

邱涛涛：还有全息学等。

赫托格：这是一个主要的联系，也是一个结合点。虽然这仅仅是个开始，但是它是一个非常迷人的联系，可以让我们在实验室中建立某些量子系统，这些系统在宏观尺度上显示这些量子纠缠，并以其自己的方式编译引力系统的某些性质。这就是全息学的整个想法，我们所谓的引力，所谓的弯曲空间，所谓的时间，都将从抽象的量子纠缠中衍生出来。

如果能在实验室中扩大构建这样的量子物质系统，那将是非常迷人的。这样，你基本上就可以得到某种实验宇宙学。当然，这还很遥远。它将只是个玩具模型，正如你所说，因为这里引力系统将会是低维的，它是一个低维的“宇宙”。

一句话安利《时间起源》

赫托格：《时间起源》讲述的故事是，霍金如何在他生命的最后二十年中改变了他关于宇宙大爆炸的看法。

吴飙：我认为这本书在某种程度上比《时间简史》要好。因为你不仅享受到一些有趣的科学上的想法，还会被霍金追求理解这个宇宙的勇气所激励。

邱涛涛：这是霍金本人授权的最后一本书，也是我读过的最大胆、最具颠覆性的一本书。如果你想给你的大脑彻底“洗个澡”，请读一读。