听三位诺贝尔奖得主讲引力波(下)

文章接《 听三位诺贝尔奖得主讲引力波(上)》,精彩继续。


在这些关于引力波的科学知识之外,三位诺贝尔奖得主的人生感悟也给我留下了深刻的印象。

基普·索恩是三人中唯一的理论家。1953年,他在13岁时,读到了美籍俄裔物理学家、大爆炸理论的提出者之一乔治·伽莫夫(George Gamow)的科普著作《从一到无穷大》(One Two Three ... Infinity),从此立志投身科学。我也看过伽莫夫这本名著,也深受感动,这确实是一部值得向所有人推荐的经典著作。

基普·索恩被《从一到无穷大》感动:烟雨,我平凡事,此生,我怀大志……(背景音乐:《一人饮酒醉》【https://y.qq.com/n/yqq/song/004CUmOM0vQjER.html】)

在加州理工学院上大学的时候(1958-1962),基普·索恩的感受并不像一般人想象的那样轻松愉快,反而是感到许多同学都比自己聪明,压力不小。用他的话说,“我挣扎了一番”(I struggled)。

基普·索恩的挣扎方法,是坚持用自己的方式学习物理,理解物理。他写了很多笔记,用自己的方式证明定理,现场展示了几条他当年的笔记。最终,他的坚持不懈得到了回报,他对这些物理问题获得了透彻的理解。虽然他的理解方式可能跟其他人不一样,但他的记忆更长久,更适合科研应用。

我挣扎了一番

从正常的观点看来,基普·索恩是个“学霸”,但是他讲的偏偏是这样一个“勤能补拙”的故事。因此,我觉得我们对科学家的宣传大可不必在“学霸”、“学神”方面着墨太多,这是把重点带偏了,过多地强调天分,反而给普通人找到了不学习的借口。真正值得多宣传的,是学习的精神和学习的方法。

最早开始探测引力波的,是美国物理学家约瑟夫·韦伯(Joseph Weber,1919-2000),从1960年代就开始了。现在普遍认为,他的技术路线精度不够,不可能探测到引力波。但无论如何,大家都公认他是这个领域的开创者。

如果没有他,根本就不会有人认真对待这个想法。大家只会觉得引力波在理论上存在,探测不可能,然后就直接跳过了。只有约瑟夫·韦伯,用他的想象力、热情以至于疯狂,告诉大家探测引力波是在人力所及范围内的,激起了科学界对这个目标的兴趣。

约瑟夫·韦伯

引力波探测到之后,LIGO的领导人都向约瑟夫·韦伯表达了敬意。“成功不必在我,而功力必不唐捐”,约瑟夫·韦伯达到了这样的境界!

雷纳·韦斯在职业生涯之初,就投身于引力波探测这个大坑,将此作为自己毕生的目标。而基普·索恩却不是这样,在他刚开始作教授时,是不相信人类能够探测到引力波的。

一开始我是拒绝的

为此,在1973-1975年间,他跟雷纳·韦斯等人进行了一番辩论,但结果却是……他被说服了!从此,他决心付出全部的努力,想尽一切办法,和雷纳·韦斯等人一起实现这个目标。

我被他们说服了:我痴情红颜,我心甘情愿,我千里把君寻……为了佳人回眸一笑,我立下这毒誓!(背景音乐:《一人饮酒醉》)【https://y.qq.com/n/yqq/song/004CUmOM0vQjER.html】

经过多年的奋斗,他们终于搭建了LIGO装置。但科学家一般并不擅长做管理,团队一大,管理就变得焦头烂额,项目的进度非常慢,中间还有一段时间失去了政府的资助。一个字:惨。幸好他们引进了精通管理的巴里?巴里什,把这样一个大型的国际合作项目整顿得井井有条,快速推进。如果没有巴里?巴里什,可能他们永远都不会成功。

最初的LIGO由于分辨率不够,没有得到任何结果,以至于美国国家科学基金会只愿意再给他们一次“最后的机会”。但当2015年9月系统升级之后,刚刚运行了两天,就探测到了引力波。幸福来得太突然,令他们自己都感到意外。这就像烧水,烧到99摄氏度都不开,但再提高一度到100摄氏度,水就沸腾了。世上无难事,只要肯登攀!

在LIGO团队中,还有一位重要的开创者,英国物理学家罗纳德·德雷弗(Ronald William Prest Drever)。令人遗憾的是,他在2017年3月7日去世,享年85岁。诺贝尔奖不能颁给去世的人,罗纳德·德雷弗可以说是与诺贝尔奖失之交臂。

1976-1978年,罗纳德·德雷弗参与创建引力波实验室。当年大家都在青葱岁月,现在已经阴阳相隔。送战友,踏征程,默默无语两眼泪,耳边响起驼铃声……(背景音乐:《驼铃》)【https://i.y.qq.com/v8/playsong.html?songmid=004W7Wew2JzSXq&ADTAG=myqq&from=myqq&channel=10007100】

事实上,雷纳·韦斯、巴里?巴里什和基普·索恩也分别是85岁、81岁和77岁高龄了。所以2017年的诺贝尔物理学奖授予这三人,可以理解为“抢救性颁奖”。这样三位老人家,仍然为了科学四处奔走,向各国人民传播科学的知识与精神,真是令人敬佩!(当然,出场费也不会少……)

引力波大会圆桌会议,三位诺贝尔奖得主演讲之后回答观众的提问。一点儿也不虚伪,受到了创伤不流泪,爱的路上不徘徊,像激流中的鱼儿永远不气馁,真叫人敬佩,真叫人敬佩,真叫人敬佩……(背景音乐:邓丽君《你可知道我爱谁》)【https://i.y.qq.com/v8/playsong.html?songmid=004UmANY2Exazr&ADTAG=myqq&from=myqq&channel=10007100】

观众问得最多的问题之一,就是在长达几十年的艰苦工作中,你们有没有想过得奖?有没有想过放弃?

他们的回答,在科学工作者听来都是顺理成章的,几乎是必然的回答:得奖从来都不是科学研究的原因。我们做这些研究,是因为对研究本身的兴趣,日常的研究工作都是乐趣的来源。如果不是这样,没有人能忍受几十年的艰苦而且可能失败的劳动。

著名的物理学家、1965年诺贝尔物理学奖获得者理查德·费曼(Richard P. Feynman)长期在加州理工学院担任教授,基普·索恩当年想必也听过他的课。费曼讲过这样一个故事。有一家杂志来采访他,一开始双方都聊得很开心。最后杂志社提了个问题:你能不能讲讲你生活中人性的那些方面?没想到,这个问题令费曼勃然大怒:你的意思是,研究物理学就不是人性了?我认为研究物理学很人性,跟旅行、打鼓或者任何其他的活动同样的人性!我非常人性地希望,你的杂志见鬼去吧!

理查德·费曼

这个故事反映了对科学的一种常见的误解。费曼的态度虽然比较冲动,但话糙理不糙。在我看来,好奇心就是人类的天性之一,对科学的追寻不但不违反人性,而且是人性中最可贵的一部分。

在雷纳·韦斯、巴里?巴里什和基普·索恩三人当中,公众名声最大的大概是基普·索恩,因为他跟斯蒂芬·霍金(Stephen Hawking)是好朋友,许多人都在《时间简史》等著作中看到过他跟霍金就各种科学问题打赌的故事。

斯蒂芬·霍金

此外,基普·索恩还为电影《星际穿越》作过科学顾问。不出所料,现场也有观众问他关于这部电影的问题。问的是:按照《星际穿越》的启示,通过进入五维空间,是不是就可以时间旅行?

这个问题属于脑洞大开,基普·索恩的回答却是中规中矩:其实,我们压根不知道时间旅行有没有可能。按照现在的标准理论,应该是不可能的。我只是和霍金探讨过,如果要使时间旅行成为可能,需要对理论做什么样的修正。至于真实的宇宙是否满足这样的理论,还需要更多的实验,我们现在并不知道。

虽然这个回答可能会让提问者扫兴,但我觉得这个回答很负责任。在公众面前,确实应该这样回答,让他们知道科学家是怎样思考的,知道科学家跟艺术家的区别。

400年前,伽利略开始用望远镜仰望星空。两年前,我们第一次直接观测到了引力波。人类认识世界的进程,令人心潮澎湃。人只不过是一根芦苇,是自然界最脆弱的东西,但他是一根会思想的芦苇。科学的火种,在宗教、战争的威逼面前或许显得弱小,但人类一旦开始科学的征途,就绝对不会停息。最终,科学会证明自身才是最强大的力量。

从400年前的伽利略到两年前的LIGO

如前所述,令基普·索恩决心投身科学的是乔治·伽莫夫的科普著作《从一到无穷大》。为了继承伽莫夫的事业,他后来也写了一本科普著作《星际穿越中的科学》(The Science of Interstellar),希望把科学的火焰传递下去。

《星际穿越中的科学》

这种精神,不也是我们的使命吗?

作者简介:袁岚峰,中国科学技术大学化学博士,中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家实验室副研究员,科技与战略风云学会会长,微博@中科大胡不归,知乎@袁岚峰(https://www.zhihu.com/people/yuan-lan-feng-8)。2017年12月18日,中国科学技术大学上海研究院邀请袁岚峰参加墨子沙龙的引力波大会,本文是作者参会后的回顾。

致谢:感谢中国科学院高能物理研究所张双南研究员在科学方面的指教。

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