历史

二、牛津和剑桥(2/2)

,我再请另外的一个人打字。

    我在申请时列入两个人的名字作为我的推荐人。我的导师建议我请赫曼-邦迪作为其中之一。邦迪那时是伦敦国王学院的数学教授,他是一名广义相对论专家。我见过他两回,他还为我提交过要在《皇家学会会报》上发表的一篇文章。我在他有一次在剑桥演讲后要求此事,他以迷惑的眼神凝视我,然后答应说可以。他显然遗忘了我,因为当学院写信问他时,他回答说没有听说过我。现在,有这么多人申请学院的研究奖金,如果候选人的推荐人中有一人说对他不了解,他也就不会有机会了。但是那时竞争没有这么激烈。学院写信通知我这推荐人的难堪的答复,而我的导师到邦迪那儿去使他回想起我来。邦迪后来为我写了一封也许溢美的推荐信。我如愿得到了研究奖金,从此以后一直是凯尔斯学院的研究员。

    我在得到了研究奖金后才得以和简在1965年7月完婚。我们在苏福克渡了一周蜜月,这是我们仅能负担的。后来我们去了纽约州的康奈尔大学举行的广义相对论暑期班。这是一项错误。我们住的宿舍充满了带着哭闹小孩的夫妻,这使我们的婚姻生活不甚愉快。但在,这个暑期班在其他方面对我们非常有益,因为我结识了许多在该领域的头面人物。

    直至1970年止我的研究集中于宇宙论,也就是在大尺度上研究宇宙。这个时期我最重要的成果是关于奇性。对遥远星系的观测表明它们正远离我们而去:宇宙正在膨胀。这说明在过去这些星系必然更加相近。这就产生了这个问题:是否有过产个日寸刻,所有星系都相互重叠在一起,而宇宙的密度是无限的?或者早先是否存在一个收缩相,那时在这个收缩相中这些星系想法避免相互对撞?也许它们相互穿越,然而再相互离开。要回答这个问题需要新的数学技巧。这些就是在1965年和1970年之间主要由罗杰-彭罗斯和我自己所发展的。彭罗斯那时在伦敦的比尔贝克学院,现在他在牛津。我们用这些技巧来证明,如果广义相对论是正确的话,则在过去必然存在过一个无限密度的状态。

    这个无限密度的状态被叫作大爆炸奇性。它意味着,如果广义相对论是正确的,则科学不能预言宇宙是如何启始的。然而,我更新近的研究成果表明,如果人们考虑到量子物理理论,这个有关非常小尺度的理论,则可能预言宇宙是如何启始的。

    广义相对论还预言,当大质量恒星耗尽其核燃料时将会向自身坍缩。彭罗斯和我证明了,它们会继续坍缩直至达到具有无限密度的奇点。至少对于该恒星以及在它上面的一切,这个奇点即是时间的终点。奇点的引力场是如此之强,甚至光线都不能从围绕它的区域逃逸,它被引力场拉回去。不可能从该处逃逸的区域就叫做黑洞,黑洞的边界叫做事件视界。任何通过事件视界掉进黑洞的东西或人都在奇点达到其时间的终结。

    1970年的一个晚上,当我要上床之时思考黑洞的问题,那是我的女儿露西诞生不久的事。我忽然意识到,彭罗斯和我发展的用于证明奇性的技巧可以适用于黑洞。特别是,黑洞的边界,即事件视界的面积不会随时间减小。而且当两颗黑洞碰撞并合并成一颗单独的黑洞时,最终黑洞的视界面积比原先两颗黑洞的视界面积的和更大。这就为黑洞碰撞时可能发射的能量立下了一个重要的限制。那个晚上我激动得难以入眠。

    从1970年到1974年我主要研究黑洞。但是在1974年我也许做了毕生最令人吃惊的发现:黑洞不是完全黑的!当人们顾及物质的小尺度行为时,粒子和辐射可以从黑洞漏出来。黑洞正如同一个热体似地发射辐射。

    1974年之后,我从事把广义相对论和量子力学合并成一个协调理论的研究。其中一个结果便是我和加利福尼亚大学圣他巴巴拉分校的詹姆-哈特尔在1983年提出的一个设想:无论时间还是空间在范围上都是有限的,但是它们没有任何边界。它们像是地球的表面,只不过多了两维。地球表面具有有限的面积,但是没有任何边界。在我的所有旅行中,我从未落到世界的边缘外去。如果这个设想是正确的,就不存在奇性,科学定律就处处有效,包括宇宙的开端在内。宇宙启始的方式就完全由科学定律所确定。我也就实现了发现宇宙如何启始的抱负。但是我仍然不知道它为什么启始。