看看我們幹的好事：霍金的愛情物理學

本來心理和腦袋都預備好，要接收交纏在愛情故事中的大量科學訊息，畢竟主角是一介大師，即使預告片看起來很平易近人也不能大意。果然正片開始不久我就被打敗了，不是因為招架不住邏輯推演式的對話，而是科宅的浪漫!原來在發展「萬有理論」之外，霍金也有一套愛情物理學。
　　The Theory of Everything
英文片名是「萬有理論」(The Theory of Everything)，指一個可以解釋宇宙所有物理現象的理論，但中文版譯成「愛的萬物論」，可以想像浪漫成份多過科學成份。如果你被上個月同期上映的《星際效應》(Interstellar)那些天文名詞所驚嚇，現在正為觀賞電影做準備而研讀《新時間簡史》(A Briefer History of Time)或《胡桃裡的宇宙》(The Universe in a Nutshell)，也許這次可以輕鬆點，若看完電影還有興趣，再翻翻珍(潔恩).霍金寫的《霍金-前妻回憶錄(上)(下)》(Music to Move the Stars)也不賴。
宇宙間有四個最基本的作用力，分別是作用在天體的重力(廣義相對論)，和作用在基本粒子之間的電磁力、強作用力、弱作用力(量子力學)。以目前的物理髮展，科學家預期把廣義相對論與量子力學結合成一個理論(稱為量子重力論)，就會是「萬有理論」。為什麼這樣認為呢?因為目前兩者適用的尺度不同，某些宇宙結構只能用其中一種理論解釋。科學家希望能化矛盾為互補，就可以描述宇宙中任何尺度的結構。
廣義相對論適用於描述大尺度宇宙結構;量子力學是則是從原子或更小尺度來描述物質，常用單位是普朗克時間(Planck time;10-43秒)、普朗克長度(在一普朗克時間裡行進的距離，約等於10-35公尺)，單位是不連續的，例如描述電子或光子，可以用「一顆」，但是不能「半顆」。
電影中霍金太太比劃著名豌豆和馬鈴薯說明的就是這件事情，物理學家在描述宇宙某些特別的情況時遇到麻煩了。黑洞或宇宙起始的時候，體積非常小，有明顯的粒子性，應使用量子理論來解釋，但同時密度非常大，會有非常強大的重力場(非常緊密且彎曲的時空)，在量子的世界產生不能忽視的效應。
　　Hope is Everything
繞圈、旋轉、同心圓，「圓」是這部電影鮮明的意象，而圓心似乎代表著霍金的目標、霍金太太的盼望，還有最終物理界追求的答案：一個可以描述宇宙中一切事物的簡單方程式。
電影中霍金在黑板上畫個同心圓，夏瑪恩師一句 keep going 就想出來的研究題目，靈感來自當時牛津大學數學教授羅傑.潘洛斯的「奇點理論」。「奇點」是時空曲率無限大，相對論定律不成立的區域。這個理論指出，任何經過重力塌縮的物體，都會產生奇點，例如黑洞中必然有一個奇點。
霍金曾跟好友Kip Stephen Thorne(也就是《星際穿越》的顧問)打賭，天鵝座X-1是不是黑洞，後來由觀測證據顯示裡面存在奇點;所以猜猜誰輸了?電影中霍金沒有撒謊，那本《閣樓》雜誌(Penthouse)真的不是他自己要的阿!

　　Life is Everything
身體病痛或物理界的打擊，都不曾動搖霍金找出「萬有理論」的決心，只有他自己才能推翻自己，而且還推上更加不可動搖的地位。
霍金注意到，熱力學定律與自己在1970年的黑洞研究成果有相似的地方，於是他開始往「熱力學定律主導黑洞定律」的方向思索，最後得到一個推翻過去的結論，有助於調合宇宙大尺度結構與小尺度結構，還讓他的好朋友激動到在酒吧打爆一包洋芋片。
這個結論是說，黑洞會有輻射現象(也稱為霍金輻射)，發出輻射的同時，質量和能量跟著散失，那麼在黑洞縮小成原子核大小的過程中，黑洞的質量會越來越小，溫度會越來越高，黑洞邊界的重力場強度會越來越大，直到溫度足夠發生巨大爆炸而消失。可惜，這個現象還沒被天文學家觀測到。

　　Love is Everything
霍金的傑出成就，我想霍金太太也是重要推手。她用愛支撐起史蒂芬，只看到丈夫的精神與才華，而不是殘缺的身軀。當霍金的身體狀況必須靠呼吸器維生時，了解丈夫的霍金太太忍痛選擇了唯一的選擇：進行氣管造口手術(俗稱的「氣切」)，這能避免氣流通過喉嚨的敏感部位，引發咳嗽和氣哽，讓史蒂芬能自行呼吸，但卻永遠失去聲音。不過如同霍金自己說的，只要活著就有希望。
順道一提，電影中那台操著美國口音的語音合成器，是霍金換第二台電腦後才安裝上去的，在那之前，其他人必須閱讀螢幕上的文字才能與霍金溝通。電腦安裝了結合字典和詞組的程序，霍金可以瀏覽螢幕上的字列，從中點選想用的單字，單字會在螢幕下方排成句子。
另外幫助霍金說話、寫書，只要click就能操作的神奇控製器，前身其實是一組貼在頭上用來測量快速眼動的電極，後來被改裝成眼動控製器。那因為霍金覺得電極貼在太陽穴上很不舒服，最後又由他的學生把它改成手動控製器。

　　「看看我們幹的好事」(You see what we made)
當然是為了避免透露劇情才故意翻譯成這樣。這是劇中霍金的最後一句對白，也是我最喜歡的一句。配合電影畫面，好似將霍金的青春人生比喻為一個擴張中的宇宙，一切演變都因為愛情而戲劇化。最後會明白，那一眼，就是宇宙的起源。
根據LiveScience的報導，霍金本人看完電影后說：「有幾次我還以為那是我自己」，還說這部片讓他有機會回顧自己的人生。接著霍金對他人生中最珍視的親友們寫下了這段感人的話：「因為我的研究工作，所以能夠優先對宇宙如何運作有些了解，但如果沒有我愛的人在那裡，它只不過是一個空蕩蕩的宇宙。」