爱因斯坦和霍金的碰撞，为我们描绘整个宇宙

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3月14日，爱因斯坦诞辰，霍金忌日。

这一天的特殊巧合，是这两位传奇科学家相隔时空的再一次奇妙相遇。

而他们也曾在无意间，为彼此给出过有趣的互文——

宇宙基本准则之一：不存在所谓的“完美”。

如果没有“不完美”，我们将不复存在。

——霍金

1879年3月14日，阿尔伯特·爱因斯坦在德国乌尔姆出生。时间往前两百年，牛顿一手建起了物理学的地基，这位科学巨人推动了工业革命的齿轮，人类走向翻天覆地的工业时代。

这一天的两周后，是牛顿152周年的忌日，而26年后，这名婴儿将站在牛顿的肩膀上，重建被牛顿定律统治了两个世纪的时代。

1905年，爱因斯坦奇迹年，也是物理学的奇迹年。

这一年，籍籍无名的专利审查员爱因斯坦利用业余时间陆续发表了5篇论文。他首先论述了光的波粒二象性，论证了普朗克的光量子假说，为量子物理学奠定了基础。接着他提出了悬浮微小粒子统计的“布朗运动”，以及分子大小的新测定方法。

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9月26日，在提出“光速不变”，以及“相对性原理”之后，爱因斯坦发表了质能守恒公式E=mc²，狭义相对论由此诞生。

狭义相对论重塑了我们的时间观——我们习以为常的时间，并不是以恒定的速度流逝的，而是会根据物体运动的方式变快或变慢，当物体运动速度接近光速，时间就会发生膨胀。

几乎是在提出狭义相对论的同时，爱因斯坦就发现狭义相对论的局限，狭义相对论只能够解释平直的时空，即四维时空。

想要相对论解释更高维度的宇宙，爱因斯坦尝试将引力描述为时空的几何结构，在狭义相对论中融入引力。

爱因斯坦认为：时间和空间是同一世界的不同维度，时间和三维空间结合起来，就形成了四维时空。而四维时空会发生扭曲，物质决定了它的扭曲方式，引力由此而产生。

1916年，爱因斯坦正式发表凝聚了十余年心血的广义相对论和引力场方程。

但在彼时一战的乌云面前，爱因斯坦的广义相对论并没有立即引起世界性的关注。直到1919年，英国天文学家亚瑟·斯坦利·爱丁顿观测日食时发现水星近日点偏移，间接证明了光线会被引力扭曲。

宇宙给出的答案，让广义相对论和引力场方程轰动世界。

从此，人类握住了解码宇宙的关键钥匙。

但正如霍金所言，宇宙没有所谓的“完美”，爱因斯坦也不例外。

除了因相信“上帝不掷骰子”而抗拒被自己间接证明的量子物理学，爱因斯坦还曾否认过宇宙膨胀和黑洞理论的存在，而正是这两个“错误”理论，有力证明了广义相对论的客观重要性——

根据广义相对论的场方程，一位名叫卡尔·史瓦西的德国军官计算得出，如果将一个太阳大小的物体压缩到半径3公里左右，它会在时空中形成一个无限深的洞。这个洞中的一切，都和已知的物理定律不相合，时间会停止，空间则会无限延伸。

接着，比利时天文学家勒梅特根据引力场方程计算后，提出宇宙大爆炸理论，而美国天文学家哈勃通过天文观察，证明了宇宙膨胀，间接证明了该理论。

百年来，广义相对论经历了反复的检验，证明其近乎预言的正确。

而站在爱因斯坦的肩膀上，有人让我们看到了更深邃的宇宙。

“提出一个问题往往比解决一个问题更重要。”

——阿尔伯特·爱因斯坦

1942年1月8日，史蒂芬·威廉·霍金出生于英国牛津。时间往前三百年，奠定近代科学、一生仰望宇宙的伽利略在这一天长眠。

霍金的聪明让他从小备受关注，在中学时期被同学称为“小爱因斯坦”，剑桥的学习都让他倍感轻松，直到——

“在我21岁那年，我对生活的期望值全部归零。自此以后，生活中的一点一滴都成了恩赐。”

此后，霍金在跟死神抗争的余生中，不断丈量着宇宙的边界。

1965年，霍金在论文中论证了宇宙大爆炸理论。他的名字，也将与黑洞这一宇宙中最神秘的天体永远关联。

当一颗恒星度过了几百亿年的寿命，最终耗尽所有能量之后，引力会让它们坍缩成一个密度无穷大的点，它会吸收包括光在内的一切，让所有能量和物质都无法逃逸，这就是黑洞。科学家们曾认为黑洞是永恒的存在。

但在1974年，霍金提出：黑洞并非只能一味地从宇宙中索取能量与物质，它也会因为事件视界上的量子涨落向外辐射能量，终有一天黑洞会蒸发直至消失。这就是著名的霍金辐射和黑洞蒸发理论。

如果按照霍金所说，黑洞能够蒸发，能量和物质会彻底消失而不会留下任何痕迹，那么掌握所有信息的可能性就不复存在，这就是“黑洞信息悖论”，彻底动摇了量子物理学的根基。

“决定论”曾经是现代物理的核心理论——信息是不能被毁灭的，如果我们能够搜集所有粒子的所有信息，就能通过物理定律，还原和推断任何系统的完整未来和过去，包括一整个宇宙。

如果霍金是对的，“决定论”将丧失意义，那么我们此前对现代物理学的认知，也将随之毁灭。几十年来，量子理论的拥护者和相对论的拥护者之间，围绕着黑洞信息悖论争论不休，启发了无数理论猜想和研究方向，霍金本人也一直致力于研究黑洞数十年，不断突破自己的理论，提出新的问题。

霍金站在广义相对论的基础上，用他的学识和想象为我们描绘了无边界的宇宙和超乎常识的黑洞，也如同广义相对论一般，霍金理论的重要性也将随着时间的推移与日俱增，有望为相对论和量子力学的统一提供理论基础，解答困扰爱因斯坦人生后30年的疑惑。

霍金是对的吗？

“时间”和宇宙会给我们答案。

2018年3月14日，爱因斯坦139周年诞辰，霍金于英国剑桥去世。

他们的一生都致力于为人类描绘整个宇宙，不断刷新我们对时间和宇宙的认知。

在他们到来之前和离开之后，宇宙呼吸如常，但人类看到的宇宙，从此永远不一样了。

宇宙的尽头是什么，时间的起点又是什么？

继承他们思想的我们何其有幸，能够沿着他们的思考走向更深邃的宇宙。

《时间简史》，史蒂芬·霍金的代表作品，也是科普创作的里程碑式作品。