1974 年 8 月，霍金一家到達加州理工學院度過學術休假年。
在加州理工學院，霍金擁有一間附空調的辦公室，加州理工學院也在校園四處鋪好坡道。他沉浸於其他卓越研究人員的溫暖情誼，還接受各「學生之家」邀請擔任晚宴貴賓。加州理工學院是舉世最出色的物理學進修、研究重鎮之一，當時如此，於今亦然。
這處學院的規模比劍橋、牛津都小，卻從世界各地延攬了眾多出類拔萃的學者；和各領域公認的領導者來此任教。就霍金而言，那裡有眾多新同事和能激發思想的種種新概念，把他的興趣引向先前從未探索的範疇，還帶他認識嶄新途徑，以新鮮手法應付先前已投入鑽研的問題。霍金還在那裡結識佩奇，當時佩奇仍在加州理工學院研究所就讀，往後會在霍金的研究上扮演要角。
由粒子物理創發出新的宇宙起源研究
那年佩奇和霍金合寫一篇論文，推想原生黑洞爆炸時可以觀測到伽瑪射線爆發現象。傳說中的學界死敵費曼和蓋爾曼也都在加州理工學院，霍金還去旁聽他們授課。他們兩位都是頂尖粒子物理學家，不是宇宙學者，不過霍金察覺自己從事的黑洞研究，愈來愈需要粒子物理學專業，而這裡正好有個寶貴的機會。不久他就沿用費曼的「歷史求和」（sums-overhistories）構想並創新手法，用來鑽研種種描述宇宙起源的可能學說。
霍金在劍橋認識的妥，當時人在加大聖塔芭芭拉分校（University of California – Santa Barbara），那年他也來到加州理工學院待了一段時期，兩人合作發展出霍金輻射的描述。
那年霍金在帕薩迪納並非心無旁騖。接近聖誕節時，他和朋友暨同事喬治．埃利斯（George Ellis）一道前往達拉斯參加研討會，四月時又獲邀前往羅馬，由教宗保祿六世親頒教宗庇護十二世勳章，獎勵「一位年輕科學家的傑出成就」。霍金渴望到梵蒂岡圖書館參閱伽利略的相關文件，看他如何在極大壓力和拷打威脅下撤銷先前發現，不再堅稱地球繞日運行。霍金趁此機會遊說天主教會，為三個半世紀之前那般惡劣對待，向伽利略正式致歉。時隔不久教會果然致上歉意。
霍金就是在加州開始認真思索一個問題，結果讓他和若干同事陷入多年紛爭：黑洞會流失資訊。
稍後我們還會檢視，這裡所說的「資訊」是指什麼。就眼前而論，就把它想成是黑洞形成之時納入的一切組成成分，還有以後落入其中的一切事物之相關資訊。這種損失將會不可挽回？對我們認識宇宙、提出預測的能力又會產生什麼影響？這是否真能代表物理學的崩潰？
這就是他為自己在那年寫的一篇論文下的標題：〈重力塌縮和物理學的崩潰〉（Breakdown of Physics in Gravitational Collapse）。最後文章在 1976 年 11 月刊出，那時他已經把標題改了，除非你靜下來思索，否則新的標題並不會那麼駭人聽聞：〈重力塌縮和可預測性的崩潰〉（Breakdown of Predictability in Gravitational Collapse）。
當然還有索恩，這位出力協助促成這次來訪的親愛朋友和同事。索恩和霍金畫押（霍金摁上大拇指印）簽署一份文件，記錄他們的第一場著名賭局，兩人打賭天鵝座 X-1 雙星系統是否是黑洞。
近代物理學最出名的賭局：天鵝座 x-1 是否為黑洞？
索恩和霍金這場賭局的前傳從 1964 年開始，當時連惠勒都沒有創造出黑洞名稱。
那年澤爾多維奇和他就讀莫斯科應用數學研究所（Institute of Applied Mathematics）的研究生奧克塔伊．侯賽因諾夫（Oktay Guseinov）開始爬梳清冊，徹底檢視天文學家先前觀測、編列的好幾百個雙星系統。他們尋找的星體質量都極大，也都極端緻密，除了黑洞就別無可能。搜尋黑洞候選星體的作業啟動，這可不是簡潔明瞭的使命。就本質上來講，這種候選星體以光學望遠鏡是看不見的。
為了解雙星系統是什麼、為什麼這裡是尋找黑洞的良好地點，請設想惠勒描述的一幅景象：在一處燈光黯淡的舞廳，所有女士都身著白色禮服，男士則有人也穿白衣，不過另有幾位穿黑色正式服裝。從上方陽台俯瞰樓下一對對華爾滋舞者，我們知道每對都有兩人，不過部分情況卻只能看到其中一人，就是身著白衣的女士。
雙星系統由相互環繞公轉的兩顆恆星共組而成，就像惠勒描述的一對對舞者，也是由一男一女共組而成。某些雙星系統只能見到一顆恆星，我們怎麼知道那裡有兩顆星體？就舞廳的例子而言，只要觀察見得到的那位女士的動作，就能清楚知道她肯定有個舞伴。相同道理，只要研究某些恆星的運動，同樣有可能斷定它們並不是單獨運行。
見到一顆恆星外表上是隻身一個，運行方式卻彷彿有個搭檔，不見得都表示那裡就有個黑洞。看不見的搭檔有可能是顆黯淡、低溫的小型恆星：白矮星或中子星。這種星體的質量計算相當複雜，然而當你試行判定某種星體是不是黑洞，這時質量就是關鍵的統計量。這裡只消說明，這同樣是天文學家從 1960 年代開始發揮巧思，根據可見星體的運動方式點滴蒐羅的資料。
1966 年，澤爾多維奇和他另一位同事伊戈爾．諾維科夫（Igor Novikov）判定，必須同時動用光學望遠鏡和 X射線檢測器，才能辨識出黑洞的強勁候選星體。若觀察發現 X射線，這就顯示那裡有個強大的能量源頭來驅動射線發射，而且就我們所知，讓物質朝黑洞或中子星墜落，正是最佳的能量釋放方式之一。就雙星系統的情形，當那顆非常緻密的星體或黑洞吸走伴星的物質之時，就會出現這種情況。
所以研究人員著手檢視雙星系統，看有沒有哪顆伴星在光譜可見頻段顯得很亮，在 X射線頻段卻黯淡無光；同時，另一顆伴星則在光譜的可見頻段黯淡無光，在 X射線頻段卻相當明亮。
天鵝座 X-1 是個非常有指望的候選天體。那是個雙星系統，裡面有顆以光學觀察很亮，同時以 X射線看來卻很黯淡的恆星，圍繞一顆以光學看來很黯淡，同時以 X射線觀察卻很明亮的伴星運轉。這個系統位於我們的星系內部，距離地球約六千光年。這兩顆星體每五．六天環軌繞行一周。以光學望遠鏡觀看，那裡似乎有顆藍巨星，太黯淡了，肉眼看不見。針對那顆星光的都卜勒頻移研究顯示，該星體肯定有顆伴星。天鵝座 X-1 就是那顆伴星。用光學望遠鏡完全看不到它，不過以 X射線觀測，它卻是全天空最燦爛的星體之一。X 射線發射漫無條理，強度劇烈擾動，正是預想當物質朝黑洞或中子星墜落時該有的現象。天鵝座 X-1 的質量至少為太陽質量的三倍，說不定還高於七倍，最可能的數值約為「16」太陽質量。
1974 年 12 月，就是由於它的質量計算有這種不確定成分，霍金和索恩才會下注打這個賭。天鵝座 X-1 是個絕佳黑洞候選天體，不過當時的學界約只有八成的信心認為那是顆黑洞而非中子星。
賭局議定書列出以下條款：
若最後證實天鵝座 X-1 是一顆黑洞，霍金就為索恩訂購一年份《閣樓》（Penthouse）雜誌。若最後發現那不是黑洞，索恩就為霍金訂購四年份《偵探》（Private Eye）雜誌。
霍金這種賭法令人詫異，竟然賭天鵝座 X-1 不是黑洞，他說：「這樣做是要買一張保單。我在黑洞身上下了許多功夫，假使最後發現黑洞並不存在，那一切都白費了。不過這樣一來，我就能贏得賭注，心理會比較好過。」賭局議定書裝了框，掛在索恩的加州理工學院辦公室牆上，靜候科學進步發展。
- 編按：1990年六月，霍金再度前往加州理工學院，於索恩的辦公室留下了「賭輸聲明」。
- 《閣樓》（Penthouse）雜誌 1965年美國創刊的男性雜誌，早期風格為樂而不淫；在 1990 年代轉型為相當露骨（比花花公子還……）， 2016 年 1 月停刊。《偵探》（Private Eye）雜誌則為 1961 年創辦於英國倫敦的雙周諷刺小報。
本文摘自《時空旅行的夢想家：史蒂芬．霍金》，時報出版，2017 年 12 月 12 日。
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