2012年2月25日，霍金在英国伦敦科学博物馆看到了“黑洞灯”
霍金的研究兴趣相当广泛
Life ：多年来， ·霍金是科学界最生动的形象之一，他是一位病人，也是一位理论物理学家。作为同事，您能告诉我们关于斯蒂芬·霍金，你认识谁？
约翰 ·，剑桥大学应用数学和理论物理系主任
约翰 ·巴罗：霍金和我的博士生导师都是丹尼斯 ·夏尔马，而霍金比我大10岁左右，所以我是夏尔马在牛津大学期间的学生（70年代和20世纪80年代初，夏尔马从剑桥大学转学到牛津大学做研究，霍金是他之前在剑桥大学的博士生）。1974年，我在夏尔马的指导下做博士研究，大约在那个时候，霍金向《自然》杂志投稿了一篇论文，他在论文中讨论了后来被称为“霍金效应”（）的东西——所谓的巴尔克洞实际上是一个黑体，也向外辐射粒子，这就是霍金成为世界级科学家的开始。
在接下来的30年里（从1979年到2009年），他是剑桥大学的卢卡斯数学教授。在20世纪60年代，他的论文主要是关于宇宙扰动的一些技术问题，然后他对一些“奇点定理”产生了兴趣（）。牛津大学数学家罗杰 ·彭罗斯向他介绍了由于物质的引力坍缩而产生的黑洞的可能性，彭罗斯利用以前在宇宙学和引力研究中从未使用过的数学技术来研究黑洞，霍金很快就能够扩展这些理论，他和彭罗斯一起写了一些论文。事实上，这些论文都非常数学化，讨论的更多的是关于“定理”（）而不是“理论”。后来，霍金开始研究量子引力问题，希望可以利用宇宙学观测来确定宇宙是否可以被扭曲和限制在其中，他与罗杰·泰勒（Roger）进行宇宙观测，试图通过宇宙微波背景辐射来探测宇宙的旋转，这在当时是被发现的。
我认为这表明霍金是一位兴趣广泛的科学家。他在微分拓扑学方面做了很多高度数学化的工作，有时他对物理问题更感兴趣，比如宇宙中的核合成、微波背景辐射等等。他还与理论物理学家加里·吉本斯关于引力波探测装置的设计。要知道，他的第一个学位是物理学而非数学，在1981~1982年左右，他对量子引力的研究涉及量子宇宙学、宇宙暴涨的模型、暴涨宇宙中宇宙波动的起源等等。当时，他主要与詹姆斯·在设计量子宇宙学模型领域，后来与年轻的研究人员合作。这基本上是他一生科学研究的轨迹——他不仅仅关注黑洞，这只是他关心的问题之一。
霍金还专注于宇宙模型。量子引力问题直到现在还没有完全解决。但关于霍金效应，这是一个比量子引力问题更普遍的效应，它表明黑洞也会蒸发，这是基于热力学的。黑洞的表面积相当于熵，表面引力相当于温度。
事实上，黑洞动力学和热力学之间非常奇特的相似性在1974年之前就已经得到了认识。例如，如果两个黑洞合并，它们的表面积永远不会减少，新合并的黑洞的表面积将始终大于前两个黑洞的表面积之和，并且你不能用有限的行为将黑洞的表面积减少到零。研究发现，在黑洞动力学中，如果把“黑洞表面积”换成“熵”，把“表面引力”换成“温度”，这与热力学第四定律是一致的。当时，有些人认为这只是一个巧合，因为黑洞根本没有温度，它的温度一定是零，没有任何辐射。但霍金认为，如果你通过量子力学的视角看黑洞，它确实会向外辐射。黑洞确实有温度，这是由它们的表面引力决定的——这是一个戏剧性的发现，表明你可以通过使用热力学规则来最终得到量子引力理论。
霍金发现了这个著名的公式，他说他希望这个公式后来能刻在他的墓碑上。它描述了黑洞的熵，其中包含玻尔兹曼常数、普朗克常数、光速和牛顿引力常数，因此它是一个包含所有基本常数的公式：热力学（玻尔兹曼常数）、引力力学（牛顿引力常数）、相对论（光速）和量子理论（普朗克常数）。这是现代物理学最伟大的发现之一。当然，也有预测称，我们可能会在蒸发的最后阶段发现非常小的黑洞爆炸——这是迄今为止从未被发现过的事情。当然，我们并不期待看到这种现象，因为它会说明宇宙在第一次出现时处于非常混乱、非常不平衡的状态，我们不相信宇宙是这样的。
如果存在这种所谓的原始黑洞，那就表明宇宙在早期处于非常不规则的状态——如果是这样，可能存在大量的原始黑洞。那么你在这个阶段需要留下足够多的黑洞，但不是很多——当然，如果有宇宙暴胀，爆炸会把所有这些原始黑洞赶出我们的视野。事实上，这是霍金在1975年做出的一个重要发现，也是他后来与许多其他人合作的基础。在此之前，人们认为黑洞可以出现在宇宙中，然后人们发现黑洞向外界辐射，它们是黑体，黑洞的温度与其质量成反比，只有非常非常小的黑洞才能有非常高的温度。现在理论上会爆炸的黑洞只有质子那么大，但它的质量可能有一座山的质量和大量的伽马射线爆发，（如果发生这种情况）你应该能够很容易地在地球上观察到这样的现象。
当然，马丁 ·雷斯还提出，这些原始黑洞喷发中约有40%有电子和正电子，如果它们恰好在星系的磁场内，它们也会与它们一起旋转，形成同步辐射——这种现象我们还没有发现。这就像超新星爆炸，但在质子的规模上，但我还没有观察到它。无论如何，霍金在他的整个职业生涯中一直对宇宙学的各个方面都感兴趣。在他生命的最后几年，他专注于量子宇宙学和宇宙永恒爆炸的一些技术方面。
1958 年 3 月 17 日，剑桥大学赛艇队准备在伦敦泰晤士河上与牛津大学进行比赛
Life ：换句话说，霍金的研究兴趣非常广泛，而且并不局限于黑洞。
约翰 ·巴罗：当然，不仅仅是黑洞。丹尼斯 ·夏尔马指导马丁 ·里斯、霍金、我和许多其他学生。夏尔马总是称霍金为“史蒂夫”，现在想想好像有点奇怪，他总是被称为史蒂夫，史蒂夫。夏尔马于1999年突然去世。斯蒂芬·霍金（ ）毕业于牛津大学，后来来到剑桥与夏尔马（）一起学习宇宙学。当时，相信静态宇宙模型的人还是很多的，霍金一开始也从事静态宇宙模型的研究，夏尔马当时也支持静态宇宙模型，但很快就因为宇宙微波背景辐射的发现而改变了主意。当时，霍金正在对宇宙中的密度扰动进行研究，处理一些技术问题。当时，规范理论出现了，霍金认为他可以使用一些完全不同的变量来研究宇宙学问题。
霍金和乔治 ·埃利斯后来在1973年与人合著了《时空的大尺度》。这是一本非常著名的书，也是非常著名的“剑桥数学物理专著”（on）系列的第一本。这正是夏尔马邀请他们合著的。这本书的内容非常困难，技术性很强，几乎是这个研究领域的“圣经”。
这就是为什么每次有人带着某种疯狂的想法写信给你，说他已经发现了宇宙结构的本质，你可以对他说，先读这本书，然后再谈论它，这是这个领域研究的起点。这也是霍金写过的唯一一本技术书籍。乔治·他的工作对于这本书的出版很重要，因为他可以做很多打字和计划的事情。他们还合著了许多关于“奇点理论”的论文。乔治 ·埃利斯是莎玛的第一个学生。当霍金正在攻读博士学位时，他已经是一名年轻的讲师。
如果一个人不幸患上了霍金氏病，虽然他可以成为一名非常优秀的研究人员，但由于他不会讲课，所以在学术领域找到一席之地真的很难。实际上，这样的研究人员在国家实验室工作会更好，但霍金足够好，可以在剑桥大学获得一个特殊的职位。当时，弗雷德 ·霍伊尔在剑桥大学创立了理论天文学研究所，他本人担任该研究所的第一任所长，并亲自任命霍金在该研究所担任研究职务。
奇怪的是，有一些关于霍金生平的电影在某些方面非常不准确，尤其是霍金身边的人。夏尔马被描绘成一个非常保守的人，实际上恰恰相反。霍金指出了静态宇宙模型的一些缺点，霍伊尔反对他，就好像他是他的敌人一样。事实上，事实并非如此，是霍伊尔指派他去做这项工作，还到处照顾他进行研究。霍金是第一个在理论天文学研究所找到工作的人，随后在剑桥天文学中心工作，后来成为应用数学和理论物理系的教授。
十月
6、1964年，剑桥大学新生
霍金是如何运作的？
联合生活周刊：作为霍金多年的同事，您能告诉我们霍金在该部门是如何做研究的吗？
约翰 ·巴罗：霍金一直在系里，只要不出差，他每天都来系里，参加讨论和研讨会，时刻关注着学科的发展。他也总是需要知道科学界正在发生的事情，这必须被告知。他喜欢喝咖啡，我觉得他对咖啡有点上瘾。在部门里，他总是非常积极地与他人交流。当然，不可能太早参加会议，因为他必须在早上接受治疗，但他将从上午11点左右开始工作，直到他下班。在他的整个职业生涯中，他唯一无法做的就是教书，教本科生，所以他的整个职业生涯都是研究岗位。当然，这也给了他时间做一些行政工作，我们会在他的大办公室见面，讨论申请资金等事情。
他以前带过一些博士生。他在67岁时退休，此后没有接受过任何博士后研究员，但他仍然与以前的博士生、博士后和其他研究人员合作。在1999年之前，应用数学和理论物理系位于剑桥银街的另一栋建筑中，这是一座轮椅无法通行的旧建筑。直到 1999 年或 2000 年，我们才搬到了西剑桥的这栋新大楼，那里有很多轮椅坡道，非常适合他的日常活动和通勤。
Life ：你认为霍金更像是物理学家还是数学家？
约翰 ·巴罗：他两者兼而有之。他经常说，他更像是一个物理学家，而不是一个数学家。但他总是能够非常迅速地学习和应用他需要的数学技巧，因此他是一位非常理论化的理论物理学家。在研究量子引力理论之前，他就用微分拓扑学认真研究时空结构，也花了大量时间研究现代量子理论，如费曼的路径积分理论。他还休假去了加州理工学院，在那里他可以直接与费曼交流。他在量子场论领域的研究也花了很长时间。
夏尔马曾经说过，当你分析霍金效应和所有与之相似的理论时，你会发现它们看起来都非常简单明了。霍金的论文当然不是那么简单，他在量子场论领域用了很多方法。重要的是，当时很多人在这个领域工作了很长时间，但他们从未关注过霍金效应的可能性。黑洞理论和热力学之间的相似性，在当时没有人注意到，是霍金的直觉，意识到什么是正确的。正是由于身体上的不便，他才更喜欢在几何水平上学习。当然，他有可能学习像数论这样的学科，但这可能涉及太多的技术性问题。霍金更倾向于拓扑和几何问题，他可以很容易地想象出来。
如果你问霍金一个问题，你必须事先准备好一个简单的答案供他选择。例如，你永远无法问他：你认为关于宇宙诞生的最佳理论是什么？然后他可能需要一个星期才能回答你。但如果你问他：你认为量子引力理论（Loop）是个好主意吗？然后他可能会直接回答你：不。你需要事先建立你的答案，并问他一系列简短的问题，而不是太笼统。学生将直接在黑板上写下问题，他可以回答这些问题，例如，告诉他们下一步要做什么研究。随着霍金病的进展，很明显他的反应更慢，需要更长的时间来表达一句话，这在10年前要好得多。
Life ：你认为他最大的科学成就是什么？是霍金效应吗？
约翰 ·巴罗：我想是的。因为这个理论不是基于特定的理论，比如弦理论和广义相对论，所以它就像一个热力学理论贝语网校，比一些特殊的理论更有意义。任何未来的量子引力论者都需要能够纳入霍金效应。当然，有些细节可能会发生变化，比如黑洞在其最后阶段可能会发生什么，也许黑洞不会完全蒸发，也许会有普朗克尺度的残余，或者它会在时空中变成虫洞等等，我们还不知道。但这无疑是他对科学最重要的贡献。我们会发现，仍然有很多人在寻找原始黑洞，这仍然是一个非常活跃的领域。引力场本身具有熵，这是一个指导原则。弦理论以其他方式推导出霍金熵。关于黑洞的所有信息都在它的表面，这是霍金研究黑洞的一个重大发现，不是在数量上，而是在面积上。
目前的一些引力波探测仪器，如激光干涉引力波天文台（LIGO），有可能看到一些效应（关于霍金效应）。如果你发现两个黑洞正在合并，你可以看看它们在合并前后的面积，然后验证这个理论。我觉得我们以后会发现更多的黑洞合并，当然也会有更多的人想要发现中子星合并，因为我们想要更多地了解中子星的结构。我们还想探测其他频率范围内的宇宙信号——比如无线电信号、伽马射线暴等——然后测试理论，比如这些信号是否都以相同的速度到达地球。
在他的一生中，霍金对引力波探测非常感兴趣。去年，我们庆祝了他的生日，我们专注于引力波探测。当时，他还向英国研究委员会（ ）申请在剑桥的一条街道上设置杆式引力波探测器——这可能是世界上最不适合观测引力波的地方，因为干扰太大了！
Life ：你认为我们有可能真正检测到霍金效应吗？
约翰 ·巴罗：你永远不知道。有可能有一两个黑洞在我们附近喷发。天文学家，另一种可能性是，如果我们在真空中加速，你会观察到热辐射——如果你想到爱因斯坦的等效原理，你将无法区分引力场和局部加速度的影响。因此，在局部区域，你无法分辨你是在引力作用上拉着黑洞，还是在做加速运动。有人怀疑，当你处于非常高的加速度状态时，例如欧洲核子研究中心的粒子加速器中的基本粒子，有可能检测到霍金效应的相反效应，这是我们尚未观察到的。
另一方面，在热力学、空气动力学、流体力学等领域，你可以看到与黑洞引力场的相似之处。这表明我们可能正在观察到类似于霍金效应的效应。一些科学家提出，在流体力学领域可能会发现类似于霍金效应的效应。如果你观察到两个正在合并的黑洞，谁知道呢？也许合并的黑洞会抛出非常小的黑洞，这些黑洞可能会立即蒸发。你甚至可以想象一次碰撞会产生一个微小的黑洞——在这方面，有各种各样的可能性。
直到20世纪70年代末，人们对于发现这样一个会爆炸的黑洞感到兴奋，但从未被发现。随着天文观测的进展，越来越多的限制越来越多，现在人们认为不太可能发现爆炸的黑洞。人们现在不再寄希望于一次黑洞爆炸，而是希望从伽马射线暴中寻找线索。
斯蒂芬霍金享有如此巨大的名气吗？
Life ：你认为人们对霍金最大的误解是什么？
约翰 ·巴罗：我认为是媒体让霍金成为了大名人。具有讽刺意味的是，正是因为他的著作《时间简史》引起了人们的注意，人们才开始关注他的研究。所以，首先，他被误解了，他从没想过自己的书会这么成功，这太神奇了。出版商的业务运营非常成功，围绕他的各种公关活动使他成为公众人物。也许最糟糕的是，公众开始认为他无所不知并且是专家——他当然不是。例如，他对科学史、哲学史等方面的研究不多，但人们愿意相信他对一切事物的判断，包括人类文明的未来。在这些方面，我认为霍金被误读和“误用”了，他在这些领域可能没有太多新颖的观点可说。
三联生活周刊：关于《时间简史》，听说这本书的初稿全是数学公式，但后来出版商劝他删掉了所有与数学相关的内容？
约翰 ·巴罗：我还没看过这本书的初稿。是他的一个学生为这本书做了很多编辑工作，但我当然听说过这样一个故事，一个书商说，每多一个公式，这本书就会卖一半。也许他们最终删掉了所有这些公式，但当时没有任何类似的流行书籍，所以他们不知道到底会发生什么。但我认为是一位书商选择了《时间简史》这个名字，这是一个非常好的名字。后来《时代》杂志报道了这本书，一下子就成了一种现象。
Life ：斯蒂芬霍金享有如此巨大的名气吗？
约翰 ·巴罗：我想是的。有时他甚至拿媒体开玩笑，他觉得他说的话会立即成为世界的热门话题，这很有趣。但在其他方面，他是认真的。例如，他是英国残疾人的领导者，这就是为什么他在 2012 年英国残奥会上发言的原因。无论是在剑桥还是其他地方，他都为残疾人的权利发声和斗争，例如倡导轮椅坡道，他在这些领域做了很多工作。
斯蒂芬·霍金（ ）也关心英国的NHS（ ）。在他去世前几个月，他还与杰里米·亨特（英国卫生大臣）。亨特想将NHS的某些部分私有化，而霍金一直在NHS的照顾下，所以他非常支持这个系统。霍金对这一切非常认真，我认为他只是想说一些有趣的事情。
三重生活周刊：斯蒂芬霍金的生活是什么样的？
约翰 ·巴罗：我在社交上不太了解霍金，因为他是一个非常以家庭为中心的人，和他的孩子、他们的家人、孙子孙女的孩子住在一起。他与家人关系密切，他的女儿和前妻住在他附近。而且由于霍金的健康状况，我们不能和他进行长时间的交谈，但有时我们会一起去开会，一起环游世界。
夏尔马曾经告诉我，当霍金被诊断出患有运动神经元疾病时，他刚刚开始他的博士研究。霍金的父亲去见夏尔马，问他是否有可能尽快获得博士学位，因为他认为霍金可能很快就会死去。但夏尔马回答说，不行，他得先满足博士的要求，夏尔马觉得没什么大不了的，因为霍金可以先发表一些论文。夏尔马认为，发表学术论文比发表博士论文重要得多，博士论文只是论文集。
1974年物理最牛物理学家，当我还是牛津大学的学生时，霍金去过牛津大学几次，他能够使用一种为残疾人改装的特殊驾驶设备自己开车。看到他自己开车总是让人非常担心，但后来他能够自己行动，他能够发表自己的演讲——大多数时候，当然，他的合作者加里·吉本斯为他翻译。由于他的肌肉逐渐麻痹，他的发音已经非常不清楚了，除非你对他非常熟悉，否则很难听懂他的话。
后来，霍金停止了驾驶，但他也开始拥有新技术。新技术使他能够拥有自己的合成声音，还可以打字。这对很多人来说都是一件好事，因为只有少数人能和他交流，听懂他在说什么，但是随着合成声音的出现，大家都能听懂他，他可以自己做演讲，回答问题，这是一个巨大的进步。20世纪80年代的计算机革命使霍金受益匪浅，否则他的生活会非常艰难。
大多数时候，照顾他的是他的前妻简，还有他带的学生。有些学生干脆住在他家里照顾他的生活，所以做他的学生并不容易，你可能需要照顾他的生活，所以他几乎没有女学生。照顾他变得越来越困难，也正是在这个时候，各种基金加入进来，帮助他寻找专业的护士进行护理。他在部门工作时，会有护士照顾他的午餐、医疗设备等，他还有一个技术助理替他管理他的电脑，一个私人助理管理他的日程等事情，还有人组织他的演讲......有一群人总是和他一起旅行，这是一笔昂贵的开支。这得到了基金的帮助，当然还有他最初写的畅销书的收入。他需要赚钱来维持生活，当然包括电视节目的收入等等。
三联生活周刊：部门里有个“超级科学明星”是什么感觉？难不成也有一种所谓的“霍金效应”，吸引了很多人来这里？
约翰 ·巴罗：霍金是个名人，他有时会上电视，但更重要的是，由于他的研究，他吸引了很多重要的科学家，来参加他组织的会议，等等。许多物理学家会来剑桥与他互动物理最牛物理学家，也有很多资助者和慈善家想资助他和他的研究，所以他们会向该部门捐款。现在我们有一个斯蒂芬 ·霍金是我们系的教授职位，我们将立即发布有关它的广告。我们为霍金在这个领域的研究提供了很大的帮助，他吸引了许多世界级的科学家前来交流，当然也吸引了许多对这个领域感兴趣的学生来学习和研究。
Life ：他面对外界是个名人，但在私下里，在部门里，他是否谈论过自己的疾病和痛苦？
约翰 ·巴罗：他从不谈论这件事，他更喜欢看起来更积极，做他能做的事。可能会有和他有相似痛苦的人跟他聊这件事，但在平时，霍金和你在电视上看到的一样，他认为自己很幸运能够在这个领域工作，他不受疾病的限制。如果霍金是一个需要进行观测的天文学家，或者是一个化学家，他根本没有机会做这项工作。而在这个领域，他一直在努力，他的工作就是思考。
与此同时，你可以清楚地看到，他的病情越来越严重。对于像流感这样的疾病，普通人可能会在大约一周内康复，但对他来说，这将是非常严重的，可能需要去医院接受治疗。即使恢复了过来，还是可以看出他已经比以前虚弱了很多。如果发生感染，情况就更严重了。
成为理论物理学家意味着什么？
Life ：你和斯蒂芬·霍金在同一位导师的指导下学习，都是理论物理学家，你认为成为理论物理学家最大的好处是什么？
约翰 ·巴罗：理论物理学是一个非常大的领域。我们的领域是宇宙学，我认为它最好的一点是，我们研究最简单的问题，就像街角的每个孩子都会问的那种问题：我们的宇宙是怎么形成的？宇宙有多大？之后会发生什么？等一会。这正是我们正在研究的。如果你是一名化学家，或者是凝聚态物理学家，他们的研究领域可能非常技术性。
宇宙学是对非常大问题的研究，你也有机会创造新的问题，并将它们与其他领域的问题结合起来，例如通过天文观测为粒子物理学做出贡献，反之亦然。大多数理论物理学家的兴趣都非常广泛，同时他们在很多领域做研究，至少在思考，我不认为实验物理学家可以那样工作，他们不能同时做五个基础实验，这太贵了。
最好的理论物理学家总是有很多兴趣，并且不断产生新的兴趣。这是这个专业最吸引人的一点。理论物理学是一个总是向外发展的领域。如果你学习数论，如果你学习纯数学，情况就会完全不同，研究的领域会变得非常专业化和单一化。
三联生活周刊：对于一些理论物理学家来说，比如史蒂芬·霍金，会不会是在他的研究领域，人们可能根本就没有机会去验证，因为他们太“理论化”了？
约翰 ·巴罗：我不这么认为。在二十世纪三四十年代，当量子理论刚刚开始发展时，海森堡、波恩、狄拉克等一群物理学家所做的工作在当时看起来非常奇怪，比现在的弦理论看起来要奇怪得多。所以我认为，回到牛顿的时代，几乎没有人能理解牛顿使用的数学，几乎没有人能理解牛顿在做什么，而牛顿自己发明了这些数学工具。从这个意义上说，牛顿是另一个层次的天才，即使与阿尔伯特·爱因斯坦和斯蒂芬·霍金等天才相比也是如此。牛顿自己创造了数学手段进行物理研究，他自己进行物理实验来验证他的物理理论，实际上他自己制作了棱镜和望远镜等实验设备，他甚至自己制作了工具来制作实验设备，他从小就非常擅长制作各种东西。牛顿对任何人来说都是一个完全不同的天才。