王辰
美國東部時(shí)間2月11日上午,華盛頓全國新聞中心,響起了長久的歡呼。
美國國家科學(xué)基金會與來自加州理工學(xué)院、麻省理工學(xué)院以及科學(xué)合作組織“激光干涉引力波天文臺”(LIGO)的科學(xué)家共同宣布:LIGO于去年9月14日首次探測到引力波,證實(shí)了愛因斯坦100年前所做的預(yù)測,彌補(bǔ)了廣義相對論實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證中最后一塊缺失的拼圖。
在發(fā)現(xiàn)引力波的背后,隱藏著一位傳奇人物:基普·索恩。
LIGO主導(dǎo)者:“就在幾天前,我還瞞著妻子”
實(shí)際上,有關(guān)LIGO發(fā)現(xiàn)引力波的傳言已在物理學(xué)界傳播了幾個(gè)月,不過,傳言一直未獲得LIGO證實(shí)。在2月11日的發(fā)布會上,LIGO項(xiàng)目組科學(xué)家稱,他們花了幾個(gè)月的時(shí)間進(jìn)行驗(yàn)證,這也是為什么2015年9月探測到引力波信號,卻拖到本月才宣布的主要原因。項(xiàng)目的主導(dǎo)者之一基普·索恩告訴媒體,“就在(公布)幾天前,我還瞞著妻子”。
2014年11月,在接受《洛杉磯時(shí)報(bào)》采訪時(shí),索恩曾總結(jié)自己的職業(yè)生涯,“我之前有很多不好的流言,所以我的大部分職業(yè)生涯是在努力工作,證明自己足夠優(yōu)秀”。
索恩是一個(gè)很好的講述者和天生的老師。他會和朋友講述1970年代和好友斯蒂芬·霍金打賭的故事,下一刻,他就在解釋地球重力怎么在緩慢的影響iPhone的GPS系統(tǒng)。
那時(shí),索恩和斯蒂芬·霍金對天鵝座X-1的天體身份打賭,后者對其天體身份表示懷疑。兩人立下字據(jù),霍金以1年的《閣樓》雜志賭索恩4年的《私家偵探》。后期,天鵝座X-1被證實(shí),霍金到南加州大學(xué)演講,當(dāng)時(shí)索恩人在莫斯科,于是霍金大張旗鼓地闖入索恩的辦公室,把當(dāng)年的賭據(jù)翻出來印上拇指印表示認(rèn)輸。
1980年代,麻省理工學(xué)院的雷納·韋斯教授想到了用激光的干涉來測量引力波的方法。這個(gè)點(diǎn)子后來受到了索恩的關(guān)注。他發(fā)現(xiàn)在韋斯的方法上加些合理的改進(jìn),可能行得通。
于是,加州理工和麻省理工開展合作,主導(dǎo)了兩個(gè)激光干涉引力波觀測臺的建設(shè)。
LIGO項(xiàng)目的執(zhí)行總監(jiān)雷茲曾表示,“沒有索恩,就不會存在LIGO項(xiàng)目”,“這個(gè)項(xiàng)目是索恩視野、激情和推動力的明證。他有這個(gè)能力讓整個(gè)科學(xué)共同體相信發(fā)現(xiàn)引力波不僅是存在可能性,而且是可以達(dá)成的”。
物理講述者
1940年,基普·索恩出生于美國猶他州洛根市,父親是猶他州立大學(xué)的一名農(nóng)學(xué)教授,母親則是知名的經(jīng)濟(jì)學(xué)家。在學(xué)術(shù)環(huán)境下長大,他的四名兄弟姐妹中的兩名,都已經(jīng)成為大學(xué)教授。
索恩8歲時(shí),哥哥帶他去參加一場關(guān)于太陽系的講座,從此,索恩被物理學(xué)深深吸引。索恩年輕時(shí)就在學(xué)術(shù)領(lǐng)域表現(xiàn)非凡,成為加州理工學(xué)院歷史上最年輕的全職教授之一。1962年,他在加州理工學(xué)院獲得理學(xué)學(xué)士學(xué)位,并于1965年在普林斯頓大學(xué)獲得理學(xué)博士學(xué)位。兩年后,他回到加州理工學(xué)院,成為一名教授物理學(xué)的副教授。1970年,他晉升為理論物理學(xué)教授。
索恩的父母是摩門教信徒,他在信仰的熏陶中長大,他現(xiàn)在是一名無神論者。他曾說,很多優(yōu)秀的同事是虔誠的信仰上帝的教徒,“科學(xué)和宗教之間并沒有本質(zhì)上的沖突,我只不過恰好不信仰上帝”。
與其他科學(xué)家不同的是,索恩是一名很好的講述者。他更善于向他人展示在引力物理和天體物理學(xué)領(lǐng)域的一些發(fā)現(xiàn),并強(qiáng)調(diào)這些發(fā)現(xiàn)令人興奮并且重要之處,不僅是面向?qū)W術(shù)界,同時(shí)也面向大眾。
美國的PBS和英國的BBC都播放過索恩關(guān)于黑洞、引力波、相對論、時(shí)間旅行以及蟲洞等主題的公眾演講節(jié)目。
1999年,索恩對“21世紀(jì)人類將會對哪些問題找到答案”做了推測,其中就包括:我們能否觀察宇宙的誕生和他的黑暗面,通過使用時(shí)空扭曲造成的擴(kuò)散,也就是引力波。
2009年6月,他辭去費(fèi)曼教授職務(wù)去追求寫作和電影事業(yè),他的第一部電影就是和諾蘭合作的《星際穿越》?!拔液芟硎苓@個(gè)過程,我正處在想做一些新事情的人生階段?!?/p>
在《星際穿越》之前,他和好萊塢曾有過一次交集。那是在1980年代中期,他建議卡爾·薩根(已故的美國著名天文學(xué)家和物理家)在電影《超時(shí)空接觸》中用蟲洞代替黑洞,作為空間中從一點(diǎn)到另一點(diǎn)的方式?!堵迳即墪r(shí)報(bào)》在報(bào)道中假設(shè),如果科幻電影和電視劇每次使用蟲洞作為情節(jié)設(shè)計(jì),索恩都能收到一份報(bào)酬的話,那么他將是一個(gè)更富有的人。
科學(xué)預(yù)言者
2014年,因?yàn)闊衢T電影《星際穿越》,基普·索恩曾成為公眾輿論關(guān)注的焦點(diǎn)。
作為電影的科學(xué)顧問,影片中瑰麗炫目的黑洞、蟲洞,正是來源于他的設(shè)想。
2009年快退休時(shí),他和制片人琳達(dá)·奧布斯特就在談?wù)撘灰谱饕徊可婕昂诙磁c蟲洞神秘性質(zhì)的電影。不久之后,史蒂文·斯皮爾伯格簽約導(dǎo)演這部影片,之后又退出,該片成了編劇喬納森·諾蘭以及其兄克里斯托弗·諾蘭一手打造的科幻巨片。在克里斯托弗·諾蘭重寫他弟弟的劇本的同時(shí),他想弄明白這個(gè)故事核心里的科學(xué)內(nèi)容,便力邀索恩加入創(chuàng)作團(tuán)隊(duì)。影片中黑板上那一連串的公式,是索恩親自書寫。那時(shí),他預(yù)計(jì)人類會在10年之內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)對引力波的觀測,因此他在電影《星際穿越》的設(shè)定中,把發(fā)現(xiàn)蟲洞的時(shí)間安排在了2019年。
然而,現(xiàn)實(shí)比預(yù)測提早了3年。
電影上映后,索恩知道自己會遭到很多科學(xué)家同行的批評?!耙幻佑|的同事走出星際穿越的影廳然后說,我很喜歡這部電影,但是關(guān)于里面的科學(xué)我可以挑出很多錯(cuò)誤。”索恩聳了聳肩:“我已經(jīng)74了,我的工作已經(jīng)半個(gè)世紀(jì)了,而且十分享受,我對于批評已經(jīng)不再特別敏感了?!逼鋵?shí)在《星際穿越》的劇本初稿中,曾設(shè)定人類在觀測引力波時(shí)意外發(fā)現(xiàn)了蟲洞。
但諾蘭兄弟在修改劇本的時(shí)候,不得不對影片中的科學(xué)信息有所刪減,不至于讓觀眾在觀看電影的時(shí)候“燒腦”得太過火候。
索恩曾對此情節(jié)的刪改表示遺憾,“到目前為止,人類對時(shí)空彎曲還不甚了解,幾乎沒有相關(guān)的實(shí)驗(yàn)和觀測數(shù)據(jù)”?!斑@就是為什么引力波尤其重要的原因:引力波源自于空間的彎曲,所以它們是探索宇宙彎曲的理想工具?!彼f。
在《星際穿越》大獲成功之后,索恩并沒有覺得電影會是他未來的主要事業(yè)。他列出了未來自己要做的一系列工作,包括研究引力波、寫科幻小說、與妻子一起深潛和滑雪。
沒想到,僅僅一年多之后,他就完成了其中最重要的目標(biāo)。