斯蒂芬·霍金到莫斯科(基普·索恩)

斯蒂芬·霍金到莫斯科(基普·索恩)

“1972年,我带着斯蒂芬·霍金一起去了莫斯科。俄罗斯人邀请了他,但霍金情况特殊,他们不知道怎么处理。因为我跟霍金是很好的朋友,俄罗斯人便邀请我陪同霍金与他的妻子一起前往莫斯科。我们与泽尔多维奇以及他的年轻合作人阿列克谢·斯塔罗宾斯基(Alexei Starobinsky)进行了大量的交流。彼时泽尔多维奇刚刚发现旋转黑洞应该会散发辐射。这是一个令人惊讶的巨大突破。霍金就此与斯塔罗宾斯基和泽尔多维奇进行了激烈的讨论,随后他返回了英国。他受到这次交流的启发,很快意识到所有的黑洞都会散发辐射,这种辐射现在称为霍金辐射[25](Hawking radiation)。霍金辐射的灵感来自泽尔多维奇和斯塔罗宾斯基。

泽尔多维奇的物理直觉非常敏锐。他不懂黑洞的运算,也不是很了解相对论,但他敏锐地察觉到,任何旋转体都具有能量……粒子对在旋转黑洞附近产生,其中一个会坠入黑洞,另一个则会逃离,罗杰·彭罗斯(Roger Penrose)已经证明过这一点。逃离的粒子能量会增加,从虚粒子提升成实粒子。增加的能量来自旋转的黑洞。泽尔多维奇发现了这一点,但其他人没有。同时,美国科学家查理·米斯纳(Charlie Misner)发现,如果光波穿过旋转黑洞,光波会增强,出来时能量会增加。

泽尔多维奇凭直觉发现了这一点。他意识到这是旋转物体的共同属性。他发现,电磁波穿过一个由钢、铁或铜组成的旋转导电球体后能量就会增强。他通过简单的计算证明,增加的能量源自旋转的球体。但他没有止步于此,他对波和粒子之间的联系有着非常深刻的认识,真空中会产生虚粒子,虚粒子迅速产生后又迅速湮灭,其不会停止产生,但也不会自动成为实粒子。在真空中,虚粒子可以从旋转黑洞获得形成粒子的能量,成为实粒子。真空中的虚粒子不可避免,旋转黑洞会将一些虚粒子变成实粒子,从而形成热辐射。

泽尔多维奇的直觉发挥了主要作用。他可以对旋转的电金属物体做简单的计算,但他无法完成对黑洞的运算。幸运的是,斯塔罗宾斯基可以。当时,斯塔罗宾斯基还是一名研究生。泽尔多维奇告诉了斯塔罗宾斯基自己的想法,斯塔罗宾斯基进行了计算,证明了他的想法。然后,他们与我和霍金讨论了这个问题。泽尔多维奇之前已经私下跟我聊过,那时,他还没有让斯塔罗宾斯基进行计算,他的观点只是基于他的直觉。泽尔多维奇已经告诉过我他的假设,但当时,他没有发表任何相关论文,我并不相信他的观点。我不认为旋转黑洞会辐射,所以我跟他打了个赌,这也是我人生第一个关于科学的赌注,我输给了他。

泽尔多维奇跟霍金讨论时,我也在场,霍金并不信他的直觉。因此,泽尔多维奇大概把计算过程演示了一遍,然后,霍金说:‘我会回家认真思考。’霍金回到家,进行了深入的思考,他得出了层次更深、更令人震撼的结论,所有的黑洞都会辐射。没有旋转的黑洞也会辐射。虽然霍金想得比我们任何人都要深入,但他的灵感来自泽尔多维奇。美苏两国科学家有很多这样的交流,而霍金辐射是最大的成果之一。这些交流极大地促进了科学的进步,我为能在其中发挥重要的促进和催化作用而感到很荣幸。”〔251〕