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他发现了“引力波”

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美国东部时间2月11日上午,华盛顿全国新闻中心,响起了长久的欢呼。

美国国家科学基金会与来自加州理工学院、麻省理工学院以及科学合作组织“激光干涉引力波天文台”(LIGO)的科学家共同宣布:LIGO于去年9月14日首次探测到引力波,证实了爱因斯坦100年前所做的预测,弥补了广义相对论实验验证中最后一块缺失的拼图。

在发现引力波的背后,隐藏着一位传奇人物:基普・索恩。

LIGO主导者:“就在几天前,我还瞒着妻子”

实际上,有关LIGO发现引力波的传言已在物理学界传播了几个月,不过,传言一直未获得LIGO证实。在2月11日的会上,LIGO项目组科学家称,他们花了几个月的时间进行验证,这也是为什么2015年9月探测到引力波信号,却拖到本月才宣布的主要原因。项目的主导者之一基普・索恩告诉媒体,“就在(公布)几天前,我还瞒着妻子”。

2014年11月,在接受《洛杉矶时报》采访时,索恩曾总结自己的职业生涯,“我之前有很多不好的流言,所以我的大部分职业生涯是在努力工作,证明自己足够优秀”。

索恩是一个很好的讲述者和天生的老师。他会和朋友讲述1970年代和好友斯蒂芬・霍金打赌的故事,下一刻,他就在解释地球重力怎么在缓慢的影响iPhone的GPS系统。

那时,索恩和斯蒂芬・霍金对天鹅座X-1的天体身份打赌,后者对其天体身份表示怀疑。两人立下字据,霍金以1年的《阁楼》杂志赌索恩4年的《私家侦探》。后期,天鹅座X-1被证实,霍金到南加州大学演讲,当时索恩人在莫斯科,于是霍金大张旗鼓地闯入索恩的办公室,把当年的赌据翻出来印上拇指印表示认输。

1980年代,麻省理工学院的雷纳・韦斯教授想到了用激光的干涉来测量引力波的方法。这个点子后来受到了索恩的关注。他发现在韦斯的方法上加些合理的改进,可能行得通。

于是,加州理工和麻省理工开展合作,主导了两个激光干涉引力波观测台的建设。

LIGO项目的执行总监雷兹曾表示,“没有索恩,就不会存在LIGO项目”,“这个项目是索恩视野、激情和推动力的明证。他有这个能力让整个科学共同体相信发现引力波不仅是存在可能性,而且是可以达成的”。

物理讲述者

1940年,基普・索恩出生于美国犹他州洛根市,父亲是犹他州立大学的一名农学教授,母亲则是知名的经济学家。在学术环境下长大,他的四名兄弟姐妹中的两名,都已经成为大学教授。

索恩8岁时,哥哥带他去参加一场关于太阳系的讲座,从此,索恩被物理学深深吸引。索恩年轻时就在学术领域表现非凡,成为加州理工学院历史上最年轻的全职教授之一。1962年,他在加州理工学院获得理学学士学位,并于1965年在普林斯顿大学获得理学博士学位。两年后,他回到加州理工学院,成为一名教授物理学的副教授。1970年,他晋升为理论物理学教授。

索恩的父母是摩门教信徒,他在信仰的熏陶中长大,他现在是一名无神论者。他曾说,很多优秀的同事是虔诚的信仰上帝的教徒,“科学和宗教之间并没有本质上的冲突,我只不过恰好不信仰上帝”。

与其他科学家不同的是,索恩是一名很好的讲述者。他更善于向他人展示在引力物理和天体物理学领域的一些发现,并强调这些发现令人兴奋并且重要之处,不仅是面向学术界,同时也面向大众。

美国的PBS和英国的BBC都播放过索恩关于黑洞、引力波、相对论、时间旅行以及虫洞等主题的公众演讲节目。

1999年,索恩对“21世纪人类将会对哪些问题找到答案”做了推测,其中就包括:我们能否观察宇宙的诞生和他的黑暗面,通过使用时空扭曲造成的扩散,也就是引力波。

2009年6月,他辞去费曼教授职务去追求写作和电影事业,他的第一部电影就是和诺兰合作的《星际穿越》。“我很享受这个过程,我正处在想做一些新事情的人生阶段。”

在《星际穿越》之前,他和好莱坞曾有过一次交集。那是在1980年代中期,他建议卡尔・萨根(已故的美国著名天文学家和物理家)在电影《超时空接触》中用虫洞代替黑洞,作为空间中从一点到另一点的方式。《洛杉矶时报》在报道中假设,如果科幻电影和电视剧每次使用虫洞作为情节设计,索恩都能收到一份报酬的话,那么他将是一个更富有的人。

科学预言者

2014年,因为热门电影《星际穿越》,基普・索恩曾成为公众舆论关注的焦点。

作为电影的科学顾问,影片中瑰丽炫目的黑洞、虫洞,正是来源于他的设想。

2009年快退休时,他和制片人琳达・奥布斯特就在谈论要不要制作一部涉及黑洞与虫洞神秘性质的电影。不久之后,史蒂文・斯皮尔伯格签约导演这部影片,之后又退出,该片成了编剧乔纳森・诺兰以及其兄克里斯托弗・诺兰一手打造的科幻巨片。在克里斯托弗・诺兰重写他弟弟的剧本的同时,他想弄明白这个故事核心里的科学内容,便力邀索恩加入创作团队。影片中黑板上那一连串的公式,是索恩亲自书写。那时,他预计人类会在10年之内首次实现对引力波的观测,因此他在电影《星际穿越》的设定中,把发现虫洞的时间安排在了2019年。

然而,现实比预测提早了3年。

电影上映后,索恩知道自己会遭到很多科学家同行的批评。“一名接触的同事走出星际穿越的影厅然后说,我很喜欢这部电影,但是关于里面的科学我可以挑出很多错误。”索恩耸了耸肩:“我已经74了,我的工作已经半个世纪了,而且十分享受,我对于批评已经不再特别敏感了。”其实在《星际穿越》的剧本初稿中,曾设定人类在观测引力波时意外发现了虫洞。

但诺兰兄弟在修改剧本的时候,不得不对影片中的科学信息有所删减,不至于让观众在观看电影的时候“烧脑”得太过火候。

索恩曾对此情节的删改表示遗憾,“到目前为止,人类对时空弯曲还不甚了解,几乎没有相关的实验和观测数据”。“这就是为什么引力波尤其重要的原因:引力波源自于空间的弯曲,所以它们是探索宇宙弯曲的理想工具。”他说。

在《星际穿越》大获成功之后,索恩并没有觉得电影会是他未来的主要事业。他列出了未来自己要做的一系列工作,包括研究引力波、写科幻小说、与妻子一起深潜和滑雪。

没想到,仅仅一年多之后,他就完成了其中最重要的目标。