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      引力波:廣義相對(duì)論的“最后一塊拼圖”

      2017-12-05 15:22陳仁政
      百科知識(shí) 2017年22期
      關(guān)鍵詞:引力波物理學(xué)家引力

      陳仁政

      當(dāng)?shù)貢r(shí)間2017年10月3日11時(shí)50分,瑞典皇家科學(xué)院在斯德哥爾摩宣布,2017年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予“為創(chuàng)建激光干涉引力波天文臺(tái)(LIGO)和發(fā)現(xiàn)引力波做出貢獻(xiàn)”的3位美國科學(xué)家:雷納·韋斯、巴里·巴里什和基普·索恩。

      引力波緣何而起?探索中有何曲折?三人各自做出了怎樣的貢獻(xiàn)?發(fā)現(xiàn)引力波有何重大意義?這一系列的問題,將在以下回答。

      “吹皺一池春水”

      ——緣起愛因斯坦的引力波

      1916年3月20日,愛因斯坦完成總結(jié)性論文《廣義相對(duì)論的基礎(chǔ)》,以單行本在《物理年鑒》上正式發(fā)表,其中提出了引力波的概念,并預(yù)言存在引力波。

      什么是引力波呢?

      在愛因斯坦看來,宇宙的時(shí)空是四維的彎曲時(shí)空:空間(三維)加上不可或缺的時(shí)間(一維)的一個(gè)整體。假設(shè)水是愛因斯坦時(shí)空的話,那么因?yàn)樗艿健案蓴_”(例如風(fēng)吹、石頭丟進(jìn)水中或魚冒出水面)出現(xiàn)的漣漪——水波就是引力波!引力波的本質(zhì)是“時(shí)空的漣漪”通過波的形式從輻射源向外傳播并傳遞能量,形成引力場(chǎng)。所以,引力波是時(shí)空的波動(dòng)——千萬不要認(rèn)為它是“引力引起的波”!與通常的水波、聲波、光波不同的是,引力波在宇宙真空中以光速傳播(這一點(diǎn)與光波相同),不會(huì)受到任何阻擋;物質(zhì)對(duì)它的吸收效率極低。在基于絕對(duì)時(shí)空觀而假設(shè)“物質(zhì)相互作用的傳播速度無限大”的牛頓力學(xué)中,不可能存在引力波。

      引力波源于“時(shí)空異動(dòng)”——相當(dāng)于上述水受到“干擾”。天體被黑洞吞沒、天體合并、天體的加速運(yùn)動(dòng)、新天體的誕生等,都是“時(shí)空異動(dòng)”的例子。

      但是,愛因斯坦在提出引力波之后20年,卻認(rèn)為引力波并不存在,還為此專門寫了論文。為什么他要打“退堂鼓”呢?在這20年間,他的廣義相對(duì)論中的許多預(yù)言都被證實(shí)了?。?/p>

      原來,引力波實(shí)在太難探測(cè)到了!太難探測(cè)的第一個(gè)主要原因是它極其微弱。例如,地球圍繞太陽以大約30千米/秒的平均速度運(yùn)行,發(fā)出的引力波功率僅約200瓦(小于一般家用電飯煲的功率)。功率的微弱,就導(dǎo)致振幅微小。振幅微小到探測(cè)精度要達(dá)到10-21米,即要能夠在1000米的距離上感知10-18米(相當(dāng)于質(zhì)子直徑的大約千分之一)的變化!第二個(gè)主要原因是,物質(zhì)對(duì)它的吸收效率極低,難以被探測(cè)儀器感知。所以,在這20年間,沒有科學(xué)家探測(cè)到引力波;更糟糕的是,根本沒有人提出或找到探測(cè)的方法,更說不上制造探測(cè)設(shè)備。在這個(gè)背景之下,“膽大包天”的愛因斯坦也只好“心細(xì)如發(fā)”地“知難而退”了。

      愛因斯坦的“退堂鼓”從另一個(gè)角度表明,相對(duì)論實(shí)在太過于龐大和超前了,以致他本人都“沒有了自信”。愛因斯坦一生犯下的大大小小錯(cuò)誤共有20多個(gè),這個(gè)“退堂鼓”就是其中之一。

      從“隔岸觀‘波”到“眼見為實(shí)”

      ——探測(cè)引力波的曲折歷程

      然而,愛因斯坦的“退堂鼓”并沒有阻擋探索者們執(zhí)著的腳步——為了探測(cè)到引力波,科學(xué)家們絞盡腦汁、挖空心思,百折不回、萬難不屈。

      首先是間接證明引力波的存在。顯然,宇宙中大質(zhì)量天體的加速、碰撞與合并等事件,才可以形成便于探測(cè)的強(qiáng)大引力波。但是,能產(chǎn)生這種較強(qiáng)引力波的波源距離地球都十分遙遠(yuǎn),傳播到地球時(shí)就變得非常微弱。所以,即使是間接探測(cè)也并非易事。不過,在1974年,美國天體物理學(xué)家小約瑟夫·泰勒與他的學(xué)生赫爾斯,對(duì)一顆編號(hào)為PSR B1913+16的雙星系統(tǒng)(由一顆脈沖星及其伴星組成,兩者都是中子星)的軌道進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間觀測(cè)之后,發(fā)現(xiàn)它會(huì)以引力波的形式損失能量,軌道周期每年縮短76.5微秒,軌道半長(zhǎng)軸每年減少3.5米,預(yù)計(jì)大約經(jīng)過3億年后發(fā)生合并。這些觀測(cè)值與根據(jù)廣義相對(duì)論中引力波預(yù)言的數(shù)值符合得非常好。這就間接證明了引力波的存在,他倆也因此分享1993年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

      然而,這種“隔岸觀‘波”式的間接證明不能讓科學(xué)家滿意,他們要獨(dú)辟“眼見為實(shí)”或“親耳聆聽”的蹊徑。

      “眼見為實(shí)”的蹊徑就是直接探測(cè)到引力波。20世紀(jì)60年代,美國馬里蘭大學(xué)物理學(xué)家韋伯首先開發(fā)出了一種共振型引力波探測(cè)器。它由多層鋁筒構(gòu)成,外層直徑1米、長(zhǎng)2米,質(zhì)量約1噸,用細(xì)絲懸掛起來。當(dāng)引力波經(jīng)過圓柱時(shí),圓柱會(huì)發(fā)生共振,進(jìn)而可以通過安裝在圓柱周圍的壓電傳感器檢測(cè)到。他曾經(jīng)在相距1000千米的兩個(gè)地方同時(shí)放置了多臺(tái)相同的探測(cè)器,但只有兩臺(tái)同時(shí)檢測(cè)到的相同信號(hào)才被記錄下來。韋伯聲稱,他于1968年12月30日到次年3月21日的81天觀測(cè)中,收到了兩次引力波信號(hào),立刻引起了科學(xué)界的轟動(dòng)。但是,后來的重復(fù)實(shí)驗(yàn)都一無所獲,他的結(jié)果沒有被學(xué)術(shù)界接受。

      韋伯的觀測(cè)雖然無果而終,但卻開辟了一條直接探測(cè)引力波的道路。怪不得在美國國家科學(xué)基金會(huì)(NSF)宣布直接探測(cè)到引力波時(shí),索恩高度評(píng)價(jià)他為“這一領(lǐng)域真正的父輩先驅(qū)”。此時(shí),正值韋伯初次用實(shí)驗(yàn)直接探測(cè)引力波50周年。

      時(shí)間流逝到20世紀(jì)70年代時(shí),韋斯和索恩都意識(shí)到并共同探討過用激光干涉方法探測(cè)引力波的可能性,但直到90年代,這種探測(cè)所需的高靈敏度的技術(shù)條件才逐漸趨于成熟。1991年,麻省理工學(xué)院與加州理工學(xué)院在NSF的資助下,開始聯(lián)合建設(shè)LIGO??崴茍A規(guī)的LIGO的主要部分是兩個(gè)互相垂直的干涉臂,臂長(zhǎng)都是4000米。在兩臂交會(huì)處,從激光的光源發(fā)出的光束被一分為二,分別進(jìn)入互相垂直并保持超真空狀態(tài)的兩個(gè)空心圓柱體內(nèi),然后被終端的鏡面反射回原出發(fā)點(diǎn),并在那里發(fā)生干涉。如果有引力波通過,就會(huì)引起時(shí)空變形:一臂光束的長(zhǎng)度將略為變長(zhǎng),而另一臂的長(zhǎng)度則略為縮短,這樣就會(huì)造成光程差的變化,并因此使激光干涉條紋發(fā)生相應(yīng)的變化。兩臺(tái)孿生引力波探測(cè)器,分別放在華盛頓州的漢福德市和相距約為3003千米之遙的路易斯安那州利文斯頓市。只有當(dāng)這兩個(gè)探測(cè)器同時(shí)檢測(cè)到相同的信號(hào),才有可能是引力波。LIGO于1999年初步建成,2002年開始運(yùn)行。兩次重大升級(jí)改造之后的“先進(jìn)LIGO”,靈敏度提高了10倍。

      2016年2月11日當(dāng)?shù)貢r(shí)間10時(shí)30分(北京時(shí)間23時(shí)30分),NSF召集來自加州理工學(xué)院、麻省理工學(xué)院以及LIGO科學(xué)合作組織的科學(xué)家在華盛頓特區(qū)國家媒體中心,由LIGO發(fā)言人、路易斯安那州立大學(xué)物理學(xué)家岡薩雷斯宣布:位于德國漢諾威馬普學(xué)會(huì)引力物理研究所的LIGO在2015年9月14日17時(shí)50分45秒(北京時(shí)間),首次直接探測(cè)到了引力波信號(hào)(代號(hào)GW 150914)!GW 150914來自13億光年之遙的質(zhì)量分別為36M⊙(M⊙指“太陽質(zhì)量”,1M⊙=1個(gè)太陽的總質(zhì)量≈1.989×1030千克)和29M⊙的兩個(gè)黑洞合并末期發(fā)出的引力波;兩者在不到1秒的時(shí)間內(nèi)合并后,成為質(zhì)量為62 M⊙的一個(gè)黑洞(質(zhì)量“損失”了3 M⊙),在合并的最后20毫秒里以強(qiáng)大的引力波形式把能量(其峰值能量約3.6×1049瓦,比整個(gè)可見宇宙釋放出的能量高出約50倍)釋放到宇宙空間,經(jīng)過13億年的日夜兼程抵達(dá)地球。這一引力波信號(hào)的初始頻率為35赫茲,緊接著迅速提高到了250赫茲,最后變得無序而消失,整個(gè)過程僅持續(xù)了約0.25秒。美國的LIGO也探測(cè)到了GW 150914:位于利文斯頓市的探測(cè)器比位于漢福德市的探測(cè)器早探測(cè)到7毫秒,這個(gè)時(shí)間差表明引力波從南部天區(qū)傳來。這也是人類首次直接“看”到雙黑洞并合。同年12月26日,LIGO又再次直接探測(cè)到另一個(gè)引力波信號(hào)(代號(hào)GW 151226)。

      正是:“眾里尋‘波千百度,那‘波卻在燈火闌珊處?!?/p>

      從“八仙過?!钡健扒к娙f馬”

      ——三位得獎(jiǎng)?wù)叩呢暙I(xiàn)

      韋斯出生在德國柏林,是一位對(duì)引力物理學(xué)和天體物理學(xué)做出過重要貢獻(xiàn)的美國物理學(xué)家、麻省理工學(xué)院物理學(xué)教授、激光干涉引力波探測(cè)器(LIGO的核心設(shè)備)的主要發(fā)明者,也是LIGO的最早提出者。索恩出生在美國猶他州的洛根,也是一位對(duì)引力物理學(xué)和天體物理學(xué)做出過重要貢獻(xiàn)的美國理論物理學(xué)家、加州理工學(xué)院教授。如前所述,他倆率先討論了用激光干涉方法探測(cè)引力波的可能性。于是,他倆就成了LIGO的聯(lián)合創(chuàng)始人。不過,LIGO的聯(lián)合創(chuàng)始人是三位。那么,第三位是誰呢?

      第三位是德雷弗——一位出生在英國的實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家、加州理工學(xué)院教授。那德雷弗為什么在2017年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)中“名落孫山”呢?原來,他于2017年3月7日就在蘇格蘭首府愛丁堡辭世了——從1974年開始,諾貝爾獎(jiǎng)原則上在生前提名,不頒發(fā)給逝者(從1974年迄今唯一的例外是:2011年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)的三位得主之一的斯坦曼——1943年出生在加拿大的生物學(xué)家,他在諾貝爾獎(jiǎng)評(píng)委會(huì)確定他獲獎(jiǎng)之后、在當(dāng)?shù)貢r(shí)間2011年10月3日宣布獲獎(jiǎng)之前3天的9月30日辭世)。

      德雷弗的“早逝”(其實(shí)活了85周歲),是諾貝爾獎(jiǎng)歷史上罕見的一場(chǎng)“悲喜劇”。原來,在前述NSF宣布成功直接探測(cè)到引力波之時(shí),當(dāng)年諾貝爾獎(jiǎng)的提名已經(jīng)截止了10天。然而,就是這區(qū)區(qū)10天,就釀成了他不可能被授獎(jiǎng)的“悲劇”!正是:“出師‘已捷身先死,長(zhǎng)使英雄淚滿襟?!彼业氖牵?dāng)時(shí)已深受癡呆癥之困的他,仍能理解引力波探測(cè)成功這一消息,并為之開心不已。不過,他的“悲劇”倒是諾貝爾獎(jiǎng)評(píng)委會(huì)的“喜劇”——某一項(xiàng)諾貝爾獎(jiǎng)在某一年最多只能頒發(fā)給三人。如果他還活著,評(píng)委會(huì)就會(huì)面臨在LIGO的“三巨頭”與巴里什這四人之中“四選三”的尷尬。隨著他的辭世,這道“四選三難題”也迎刃而解。

      諾貝爾獎(jiǎng)評(píng)委會(huì)的“喜劇”還有另一層意思。如果沒有上述“截止了10天”,而是在2016年就給這項(xiàng)成果匆忙頒獎(jiǎng),就有“成果不實(shí)”的風(fēng)險(xiǎn),因?yàn)闅v史對(duì)聲稱“發(fā)現(xiàn)”引力波的研究者并不“仁慈”。事實(shí)之一是,就在2015年初,一支國際團(tuán)隊(duì)不得不撤回了南極一架望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)引力波間接信號(hào)的聲明。在諾貝爾獎(jiǎng)歷史上,這種風(fēng)險(xiǎn)并不鮮見。例如,瑞士生理學(xué)家赫斯和葡萄牙精神病學(xué)家莫尼茲因“發(fā)現(xiàn)腦白質(zhì)切斷術(shù)對(duì)某些精神疾病的治療價(jià)值”,共享1949年的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。然而,他倆的這種治療方法,卻讓許多病人受害,1960年被普遍廢棄。探測(cè)到引力波的成果“推遲”了一年頒獎(jiǎng),給了反復(fù)驗(yàn)證這項(xiàng)成果的時(shí)間,減小了“成果不實(shí)”的風(fēng)險(xiǎn)。事實(shí)上,在前述兩次直接探測(cè)到之后,LIGO 又兩次直接探測(cè)到:2017年1月4日(引力波代號(hào)GW 170104)與8月14日(引力波代號(hào)GW 170814);其中后面的那一次,就是在2017年3月7日德雷弗辭世之后。

      多次探測(cè)是必須的——可重復(fù)性是科學(xué)發(fā)現(xiàn)的必要條件。上述四次中的最后那一次來自兩個(gè)不同的團(tuán)隊(duì)(這比前三次都是LIGO一個(gè)團(tuán)隊(duì)的探測(cè)更有價(jià)值):前述有兩臺(tái)孿生引力波探測(cè)器的漢福德市和利文斯頓市的LIGO,有一臺(tái)引力波探測(cè)器的歐洲“處女座”天文臺(tái)(即位于意大利的Virgo引力波天文臺(tái),LIGO的合作機(jī)構(gòu))。這次探測(cè)到的GW 170814,由18億光年外的兩顆黑洞產(chǎn)生。它倆的初始質(zhì)量分別大約是30.5M⊙和25.3 M⊙,兩者合并成了一顆質(zhì)量為53.2M⊙的黑洞,質(zhì)量“虧損”了2.6M⊙。位于利文斯頓市的探測(cè)器比位于漢福德市和“處女座”的探測(cè)器分別早探測(cè)到6毫秒與12毫秒。

      那么,并不是LIGO創(chuàng)始人的巴里什又憑什么得獎(jiǎng)呢?巴里什出生在美國內(nèi)布拉斯加州奧馬哈市,是一個(gè)實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家、加州理工學(xué)院教授。雖然他不是LIGO的創(chuàng)始人,但他是在LIGO進(jìn)程中力挽狂瀾的不可或缺的領(lǐng)導(dǎo)者。原來,從1994年開始,巴里什擔(dān)任了LIGO的領(lǐng)導(dǎo)人。1992年,德雷弗因?yàn)榕cNSF指派并得到美國國會(huì)信任的LIGO負(fù)責(zé)人、曾任加州理工學(xué)院教務(wù)長(zhǎng)的沃格特不睦被“掃地出門”之后,LIGO成了一潭死水。巴里什臨危受命,用務(wù)實(shí)而嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓芾砟芰?zhēng)取到了經(jīng)費(fèi),建立了成熟的科研體系,并把起初僅40人的研究小組發(fā)展成了有上千人參與的大型國際合作項(xiàng)目——“LIGO科學(xué)大聯(lián)盟”,從而得到了來自世界各國不計(jì)其數(shù)的專業(yè)技術(shù)支持……

      由此可見,為直接發(fā)現(xiàn)引力波做出貢獻(xiàn)的,遠(yuǎn)不止2017年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主。包括中國科學(xué)家(其成果是:成功獲得“引力場(chǎng)以光速傳播”的第一個(gè)觀測(cè)證據(jù))在內(nèi)的近20個(gè)國家的1000多位科學(xué)家,都直接參加了這一科研項(xiàng)目。這一成功,體現(xiàn)了從“八仙過?!卑l(fā)展到“千軍萬馬”的國際合作“大科學(xué)模式”的重要性。

      “最后一塊拼圖”——發(fā)現(xiàn)引力波的重大意義

      超越了科學(xué)領(lǐng)域的現(xiàn)實(shí)意義

      上述國際合作的“大科學(xué)模式”,與“合作共贏”“互惠互利”“構(gòu)建人類命運(yùn)共同體”等觀念一脈相承。

      科學(xué)哲學(xué)意義,包括以下兩方面

      第一方面,理性主義方法的勝利。科學(xué)成果有兩大來源:經(jīng)驗(yàn)、觀察、實(shí)驗(yàn)等“眼見為實(shí)”,結(jié)合邏輯推理之后的概括(例如用公式);理性思考、縝密分析,結(jié)合邏輯演繹(特別是借助于數(shù)學(xué)工具)的“腦中談兵”?!耙菦]有狹義相對(duì)論,總有一天也會(huì)有別人來發(fā)現(xiàn)它;但是我認(rèn)為,廣義相對(duì)論的情況不是這樣?!睈垡蛩固拐f,“沒有從經(jīng)驗(yàn)建立理論的道路?!北緛?,引力波是一個(gè)無時(shí)無刻的客觀存在,但我們卻“視而不見”或“充耳不聞”,是愛因斯坦根據(jù)理性思考得到引力場(chǎng)方程,并“紙上談兵”式地把它推導(dǎo)出來,然后去覓跡尋蹤,且最后如愿。這是一個(gè)不同凡響的過程!之所以“不同凡響”,有與以下兩個(gè)發(fā)現(xiàn)作為對(duì)比的理由。第一個(gè),海王星的發(fā)現(xiàn):發(fā)現(xiàn)天王星實(shí)際位置與計(jì)算出來的位置有偏差之后,再計(jì)算出尚未發(fā)現(xiàn)的海王星位置并預(yù)言它的存在,最后通過觀察發(fā)現(xiàn)。第二個(gè),鎵的發(fā)現(xiàn):預(yù)言存在當(dāng)時(shí)尚未發(fā)現(xiàn)的新鎵——用元素周期表首次預(yù)言后被發(fā)現(xiàn)的新元素??梢钥闯?,引力波的“過程”與海王星的“過程”相比,前者沒有事實(shí)依據(jù),后者有事實(shí)依據(jù);引力波的“過程”與鎵的“過程”相比,前者沒有物理學(xué)或天文學(xué)的理論依據(jù),后者有化學(xué)的理論依據(jù)。由此可見,引力波的“過程”不但在科學(xué)哲學(xué)史上再一次表明,科學(xué)需要理性主義方法,而且表明科學(xué)成果的兩大來源不可偏廢。這正如美國天體物理學(xué)家哈特在《歷史上最有影響的100人》一書中所說:“(相對(duì)論)并不是以細(xì)致的實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ),而是以對(duì)稱和精巧的數(shù)學(xué)為依據(jù)?!彼?,“與任何其他可以相提并論的重大學(xué)說相比,相對(duì)論在更大程度上來看,主要是一位舉世無雙的杰出天才創(chuàng)作的成果”。

      第二方面,“世界上沒有不可認(rèn)識(shí)之物,只有尚未被認(rèn)識(shí)之物”。引力波在歷經(jīng)1個(gè)世紀(jì)的“水千條山萬座”之后被證實(shí)再一次表明,唯物主義的這一觀點(diǎn)依然顛撲不破并激勵(lì)人類對(duì)未知世界一往無前的探索。“我們必須知道,我們必將知道。”(德國數(shù)學(xué)家希爾伯特語,被刻在他在哥廷根的墓碑的下方)

      引力波完成了廣義相對(duì)論的“最后一塊拼圖”之后,更有可能被確立為正確的理論

      愛因斯坦在廣義相對(duì)論中有許多關(guān)于實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的預(yù)言,其中涉及“引力”(并非通常所說的物理力)一詞的預(yù)言主要有四項(xiàng):引力會(huì)引起時(shí)空彎曲(光線偏移與時(shí)空彎曲是兩個(gè)事物各自表現(xiàn)出來的現(xiàn)象,但由同一個(gè)原因——引力場(chǎng)引起)、時(shí)空彎曲導(dǎo)致存在“引力透鏡”、引力會(huì)引起光譜線紅移、存在引力波與因此存在的引力場(chǎng)。截至2015年,除了引力波,其他所有關(guān)于實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的預(yù)言都被一一驗(yàn)證,或者得到了愈來愈多的應(yīng)用。1919年的日食觀測(cè)(其后還有多次日食以外形式的觀測(cè))驗(yàn)證了引力會(huì)引起時(shí)空彎曲的“大轟動(dòng)”。于是,沒能直接觀測(cè)到引力波成了物理學(xué)家們的“心病”?,F(xiàn)在,當(dāng)引力波完成了廣義相對(duì)論的“最后一塊拼圖”之后,物理學(xué)家們的“心病”也好了,所以這又一次的“大轟動(dòng)”讓科學(xué)界激動(dòng)不已?!啊袃河袦I不輕彈,當(dāng)時(shí)心中忽然暖流涌動(dòng),但還是強(qiáng)忍住沒哭?!币晃晃锢韺W(xué)家在參加了前述NSF那次發(fā)布會(huì)之后,如此形容自己的心情,“那是一種強(qiáng)烈的感動(dòng),感動(dòng)到想哭的感覺……”這樣,雖然那些有限多個(gè)實(shí)驗(yàn)不能證明當(dāng)今大多數(shù)科學(xué)家相信是正確理論的相對(duì)論,但是直接觀測(cè)到引力波卻在確立相對(duì)論的歷史上寫下了“里程碑”式的一頁?!斑@是科學(xué)史上重要的一刻?!保ㄓ祗w物理學(xué)家霍金)我們相信,雖然質(zhì)疑相對(duì)論的聲音從來沒有停止過,但是相對(duì)論的確立只是時(shí)間問題。涉及相對(duì)論的三次諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng),也能為這種觀點(diǎn)“加油打氣”:1921年(于1922年去日本途中的11月9日在上海霞飛路短暫停留時(shí)被告知補(bǔ)發(fā))愛因斯坦獨(dú)享諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)時(shí),該獎(jiǎng)評(píng)委會(huì)還“羞羞答答”(專門寫信給愛因斯坦,說他獲獎(jiǎng)的原因不是基于相對(duì)論,而是“對(duì)理論物理學(xué)的研究,特別是發(fā)現(xiàn)了光電效應(yīng)的定律”);到了1993年,就如前述“大大方方”為支持相對(duì)論的引力波(僅僅是間接觀測(cè)到)頒獎(jiǎng)了;到了2017年,更是“迫不及待”(發(fā)布會(huì)后僅僅過了1年多,而一般為某個(gè)項(xiàng)目頒獎(jiǎng)要經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的等待)為支持相對(duì)論的引力波頒獎(jiǎng)了!

      相對(duì)論真的能被確立嗎?我們拭目以待!

      諾貝爾獎(jiǎng)歷史上的意義——“科學(xué)經(jīng)理人”首次得獎(jiǎng)

      現(xiàn)代科學(xué)愈來愈呈現(xiàn)出的通力合作、協(xié)調(diào)配合以及資金、物質(zhì)支撐不可或缺等趨勢(shì),表明了“管理者”的重要性和地位。前述“科學(xué)經(jīng)理人”巴里什的得獎(jiǎng),彰顯了諾貝爾獎(jiǎng)評(píng)委會(huì)評(píng)獎(jiǎng)的觀念在進(jìn)步。1979年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的三位得主之一的美國理論物理學(xué)家格拉肖就曾致信諾貝爾獎(jiǎng)評(píng)委會(huì):“沒有他(巴里什)就沒有發(fā)現(xiàn)。如果他不分享獎(jiǎng)項(xiàng),就太不公平了?!?/p>

      當(dāng)然,以上僅僅是這項(xiàng)成果的重大意義的“蜻蜓點(diǎn)水”——不同領(lǐng)域的科學(xué)家都可以給出更多的意義。例如,物理學(xué)家們認(rèn)為,它有助于證明其他版本的引力理論正確與否,還將推動(dòng)引力量子化的研究,最終把引力融入其他3種基本相互作用之中,完成愛因斯坦以失敗告終的偉大夢(mèng)想——?jiǎng)?chuàng)立“大統(tǒng)一場(chǎng)論”。再如,天體物理學(xué)家們和天文學(xué)家們認(rèn)為,它為人類探索宇宙提供了全新的觀察方法,有助于研究黑洞等遙遠(yuǎn)的神秘天體,進(jìn)一步探索“宇宙大爆炸”最初的瞬間之謎與這一理論是否正確,幫助揭開宇宙誕生之謎,甚至?xí)缁艚鹚f:“引力波提供了一種人們看待宇宙的全新方式。(人類)探測(cè)到引力波的這種能力,很有可能引發(fā)天文學(xué)革命?!边@種天文學(xué)革命是否會(huì)到來?我們不知道,但參與LIGO的美國賓夕法尼亞州立大學(xué)科學(xué)家漢娜說:“可以預(yù)期的是,100年后我們的后輩所知道的將與我們所知道的有天壤之別?!庇纱丝梢?,引力波的探索不是“四月芳菲盡”,而是“桃花始盛開”——揭秘它的萬里征程才“剛剛開始”!

      引力波被證實(shí)了,“愛因斯坦終于可以瞑目了”!他告訴我們,“‘它從哪里來”;我們還應(yīng)該知道也必將知道,“‘它到哪里去”……

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