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雷纳韦斯&基普索恩:卖引力波产品 都是骗子不要信

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发表于 2018-1-12 04:17:26 | 显示全部楼层 |阅读模式
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  雷纳?韦斯,德裔美国实验物理学家,麻省理工学院物理学教授,激光干涉引力波天文台(LIGO)的创始人之一。他发明的激光干涉引力波探测器,是激光干涉引力波天文台(LIGO)的基础。他首次分析了探测器主要的噪声来源,并提出了悬挂质量干涉仪系统,使LIGO达到了足够的灵敏度。2015年,LIGO宣布,人类历史上第一次探测到了引力波。2017年10月3日,雷纳获得诺贝尔物理学奖。

  基普?索恩,美国理论物理学家,加州理工学院费曼理论物理学教授,是当今世界上研究广义相对论下的天体物理学领域的领导者之一,激光干涉引力波天文台(LIGO)的创始人之一。2017年10月3日,因在LIGO探测器和引力波观测方面的决定性贡献,获得诺贝尔物理学奖。此外,索恩还是著名科幻小说家,科普作者和科普演讲明星,曾担任诺兰电影《星际穿越》的科学顾问,制片人。

  精彩言论:

  1.诺贝尔奖等奖项的价值是制造了英雄,通过奖励个人来推广科学。事实上,大众离科学很遥远,他们只知道诺贝尔奖。我们都没想过要拿诺贝尔奖,因为我们从事科学研究的动力是个人的好奇心和改善人们的生活。我们应该确保年轻人不要把获奖作为科学研究的目标,目标应该是从事科学研究的体验。

  2.那种认为现在可以应用引力波的想法是空想,而且不道德。我之所以说不道德,是因为有人声称现在就能应用引力波,不要相信这种说法,这些都是骗子。有些人偏执地想要把引力波应用到军事上,还有人偏执地幻想引力波通讯,我在美国说了,这些全部都是胡说八道,你们不要相信。

  3.1064或1065年有一次超新星暴发照亮了天空,那时候是中国的宋朝,中国人看到了,没人明白为什么欧洲人没看到,也许都喝醉了,谁知道呐。

  4. 我和霍金翻来覆去争论时光穿越问题争论了一两年。最后,我们都同意,时空穿越可能与否取决于量子引力,爆炸强度是有可能在量子引力变得重要之前毁掉时光机。

  5.发现引力波是直接证实爱因斯坦的其中一项预测。不过,这不算什么,更为有趣的是,你可以用引力波来探索宇宙。如果只是为了证实爱因斯坦的预测,我们就不会花这么多时间在这上面了,开创一种探索宇宙的新途径,这个意义更重大。



正文:

  基普?索恩(Kip Thorne)坐在被花盆簇拥的宽大沙发上,认真阅读着采访提纲。在斯德哥尔摩诺奖颁奖后,他和同时获得诺贝尔物理学奖的老友,LIGO的创始人之一雷纳?韦斯(Rainer Weiss)家也没回,就直接带着诺奖奖牌和行李来到北师大,接受了网易科技等媒体的采访。

  当天,基普提前半小时就来到了现场,准备好接受采访了,却忘记了带上答应给北师大天文系教授张帆看的诺贝尔奖章。当张帆提出看看诺贝尔奖章的时候,他只好抱歉地表示,奖章还躺在酒店保险柜里,但其实特别小,没什么好看的。他还尖锐地表示,诺贝尔奖的价值是制造了英雄,而他从来不是为了得奖才做研究的,让他坚持的是个人的好奇心。

  雷纳?韦斯也特别同意这一点。在采访中,他直言,自己对诺贝尔奖并不感兴趣,反倒开始被盛名所累。我相信这是出于本心的。的确,对普通大众而言,与探索引力波四十余年皓首穷经的研究工作比起来,几十万美金的奖励显得太微不足道了。但对他们来说,和发现宇宙奥秘,开辟新的研究领域的喜悦比起来,获得诺贝尔奖的喜悦也太微不足道了。

  从去年开始位居《科学》《自然》杂志年度十大科学发现榜首,到今年诺奖物理奖获奖领域,引力波的发现,使得两位耄耋之年的科学大咖,成为当之无愧的“科学网红”。在访谈中,雷纳和基普一开始就打开了话匣子,讲起了他们与科学的结缘,人生中与引力波不得不说的故事,以及对时空穿越、宇宙缘起的看法。两位科学家还少有地流露出感性的一面,谈起了音乐,年少时的爱情,电影,还吐槽了美国总统特朗普。

  雷纳对科学的喜爱始于解决虫胶唱片噪音问题的冲动,为了消除恼人的噪声,他考入麻省理工学院,又曾因为年少时一段为爱退学的荒唐往事,参与了原子钟等精密仪器的制作。意味深长的是,多年后,他的生命中有四十余年的时间都是与降噪和精密仪器打交道,基于这两者提出的干涉仪系统正是发现引力波的决定性因素。而出身知识分子家庭的基普,学术之路则更直接些,8岁时参加了天文学讲座,从此对天文物理一见钟情。

  在访谈中,两位教授都强调兴趣对他们成功的重要性,雷纳则建议那些对过分重视孩子学习的父母们,不必太过焦虑,通往成功的道路不止有一条。他还表达对未来科学的一些顾虑,希望媒体与大众不要只关心引力波的实际用途――过于功利的社会风气对科学研究来说是有害的。

  以下为网易科技与雷纳韦斯和基普索恩部分对话内容,略经编辑。

  网易科技:你们是如何走上科学研究的道路的?能不能给那些想从事科学工作的年轻人提一些建议?

  雷纳?韦斯: 你问到我是如何开始对科学感兴趣的,这是一个复杂的过程。我从小在纽约长大,我对科学的兴趣也正是在纽约形成的。

  我上高中的时候,刚好第二次世界大战发生,纽约随处可见一些崭新的战备品。我开始对电子和机械方面的东西感兴趣。我也不知道我想要摆弄电子产品的想法是从哪里来的,但我是真的喜欢做这些事情。

  一件很幸运的事情是,在纽约布鲁克林区一家电影院发生一场火灾,我在经过地下走道的时候,发现有人在卖银幕背后的扬声器,他们借了把梯子给我,我把扬声器拆下来拿回家了,然后跟我的收音机连接在一起。就这样,我得到了几个电影院的扬声器,直径有40厘米。我把我的房间弄的就像个机舱一样。我会把父母亲的移民朋友邀请过来,让他们坐下来听音乐,那种感觉就像是在现场听演唱会一样,特别美妙。就这样,我有了自己的一点小生意,组装音箱。我并不是为了钱,我只是享受组装的过程。如果没有上大学,我可能会成为一个音响大亨了。

  最终促使我决定去上大学,是为了解决一个关于噪音的问题。以前有一种叫虫胶唱片的东西,当留声机的指针在唱片表面转动的时候会发出一种噪音,我下定决定要解决这个问题,我当时只是高中二三年级,掌握的知识并不足以解决这个问题。有一种东西推动我向前,我感觉自己必须要解决它。我希望能够做一个过滤器,把这些杂音过滤掉,但我掌握的知识并不足够,所以我决定去上大学,去学习真正的电子工程知识。之后我就考上了麻省理工学院,但第一年他们只让我学习一些基础课程,但我对此却不大感兴趣,我一心想要解决杂音的问题。我不是优秀的学生,不太遵守纪律,因为在心里面我有自己的目标。

  在麻省理工学院,你只有到了大二才专门学习电子工程,而在大一学习的课程都是我不感兴趣的,我们学习如何组装发电机,如何建造放置发电机的建筑,没有电子工程或者其他让我感兴趣的东西,因此我浏览了一下,看有什么专业是要求最低的,发现在麻省理工学院物理专业是要求最低,要做的事情也最少,有空余时间让我可以做自己喜欢做的事情。所以,我选择了物理学专业。

  之后,在大三暑假,我找了一份工作,到波士顿附近的楠塔基特岛旅游,在那里我认识了一个非常棒的女孩子。她是一位钢琴演奏家,我完全被她迷上了。我爱上了她。她在芝加哥的西北大学读书,我们经常写书信给对方,但突然间她不再回信给我了,当时我满脑子想的就是挽救这段爱情,我缺席了应该要上的课程,跑到芝加哥找她,最后她还是和我分手了。当我回到麻省理工学院,准备参加期末考试,我以为自己做的天衣无缝,但老师们知道我没有完成作业,我被学校退学了。

  接下来,我在学校一个实验室找了一份工作,成为了工会的一员,辍学了一段时间。要转学去其他地方也不容易,因为我的个人记录并不好。因此,我到了一位有趣的教授手下工作,他的名字是JerroldZacharias。他当时在研究一种原子钟,我为他和他实验室的工作人员组装电子部件,我和他相处得非常融洽,我们都喜欢音乐。顺便说一下,他研究的铯原子钟成为了世界标准时间,现在依然还是。之后,我又回到学校继续我的学业。期间,我继续研究改善钟表,之后我从事地球引力研究。我的科学生涯就是这样开始的。

  基普?索恩: 我出生在犹他州落基山脉,冬天山上的雪很大,用扫雪机扫的话能达到3米甚至5米高,当时我还小,我以为世界上最厉害的就是开扫雪车的人了,所以我的志向就是成为扫雪车司机。我8岁的时候,妈妈带我去参加一个有关太阳系讲座,我立马放弃了开扫雪车的想法,想成为宇航员。妈妈给我展示了太阳系的模型,并在家门前展示了太阳系的运行。之后,我开始阅读有关天文学的图书,这成为了我的爱好,我甚至还到大学的图书馆以及所到城市的图书馆,看有没有关于天文学的图书。我13岁的时候,在盐湖城一间二手书店里找到了一本薄薄的简装书,名字叫《One Two Three... Infinity》,这本书讲述的内容包括物理、数学、天文学、宇宙学、相对论等,很快我就对物理学和数学产生兴趣。我也决定要成为天文领域的物理学家,这成为了我的目标。

  大约一年后,我从杂志上了解到加州理工学院,知道这个地方的考试里即使答案错了,但理由充分的话,也能获得高分,于是就决定到这个地方上学。之后,我向加州理工学院和麻省理工学院都提交了申请,两家大学都通过了我的申请,我最终决定选择加州理工学院。之后,我也在加州理工学院开始自己的职业生涯。

  可能是因为我来自学术家庭,我的学术生涯是相对顺利的。我的父亲是教授,我的母亲有博士学位,不过由于法律禁止的原因,她不能在大学任教。因此母亲成为了社区积极分子,在家教育孩子,还帮助社区里的穷人,创立了一个委员会帮助来自墨西哥的移民。当她去世时,当地的报纸在头条上进行了报道。

  我在求学中唯一的挫折是,我在高中的时候,是学校里最聪明的,但是到了加州理工学院后,我不再是最聪明的了。我之后花了一年半时间,才找到自己的学习方式,然后就能学得更加深入了。所以,我的体会是,即使你没有那么聪明,通过努力,你也能成功。

  我的建议是,年轻人应该勇敢去探索自己感兴趣的东西,选择做自己喜欢、享受的事情,这是最重要的事情。如果你选择的职业是你不喜欢的,那会让你非常痛苦。

  雷纳?韦斯: 我非常同意基普?索恩的观点。在我们研究引力波这50年里,这个问题一直出现在我们身边,有的人觉得很痛苦,因为这并不是他所喜欢的职业。对我,对年轻人也是一样,应该保持做自己喜欢的事情。不要做自己不喜欢的事情。如果你对科学不感兴趣,那就应该选择离开。

  我住在马萨诸塞州一个比较富裕的小镇,镇上的人都非常重视教育,父母们的担忧总是无止境,如果孩子们得了A-或者A,父母会感到很不开心,就像是世界末日一样,他们会到老师那里痛苦地说:这种的分数会毁了孩子的一生,孩子们可是要上哈佛的。我认为这样是不对的,通往成功的道路不止有一条,失败是不可避免的,我们不是什么都擅长的,但不管怎么样我们都能经历过去。我认为这个一点是值得各位年轻人注意的。我也有跟那些父母亲们说,但他们并不接受。

  网易科技:您怎么看诺贝尔奖和中国的未来科学大奖?

  雷纳?韦斯:在美国也有类似的奖项,科学家们因科学研究而获得奖励。但我并不喜欢这样。我喜欢看到,孩子们认真做实验,然后因为所发现的结果而欢喜若狂,而不是为了奖金。我对诺贝尔奖不感兴趣。问题是,尤其对于青少年来说,一路上都是我们推动他们去做,给他们奖励,这样的话,他们就丧失了研究的乐趣。科学研究变成了由他人驱动的东西。可能我说的有点夸张。我不喜欢去科学竞赛担当评委,因为我不喜欢看到孩子们失望的表情,虽然他们的项目也是非常不错的,但他们并没有其他人那么优秀,所以没能获奖,孩子们感到非常失望。我会过去安慰他们说:你们经历了一段美好的时间,是吧?他们就说,是啊,我们表现也不错,学到了很多东西。这是我对这些科学奖励的看法。当然,对于一般大众来说,科学奖励也有积极的一面,这是对那些对科学感兴趣的人的认同,让大家知道这些人是我们国家非常需要的,因为科学家为我们社会提供了一些非常有用的东西。

  基普?索恩:我认为这些未来科学奖、诺贝尔奖等奖项的价值是宣告了一些英雄,通过奖励个人来推广科学。事实上,人们离科学很遥远,他们只知道诺贝尔奖,正是因为有诺贝尔奖获得者的存在才使人们感觉科学是很重要的。另一方面,不管是我还是韦斯都没想过要拿诺贝尔奖,因为我们从事科学研究的动力是个人的好奇心和改善人们的生活。有时候,我们应该确保年轻人不要把奖励作为科学研究的目标,目标应该是从事科学研究的体验。

  网易科技:现在很多人将发现引力波与发现电磁波相比较,您认为引力波可以广泛应用于日常生活中吗?您能想象到应用引力波的场景吗?

  基普?索恩 :未来100年肯定不行,可能未来几个世纪都不行,之后或许可以。使用引力波的唯一场景可能是发送信号。因为引力波的穿透性非常强,如果你要从地球向外发送信号,最佳的办法可能是通过中微子,如果你想要信号的穿透性更强一点,可以选择引力波,不然你想象不到其他应用的场景,因为引力波很容易产生,也很容易被接收。而生产引力波的难度实在太大了,所以我认为人类现在不能人工产生引力波,至少要几十年后,或许50年后吧。

  雷纳?韦斯 :我完全同意基普的看法。那种认为现在可以应用引力波的想法是空想,而且有点不道德。之所以我说不道德,是因为有人说现在就能应用引力波,不要相信这种说法,这些都是骗子。现在有很多团体都在探索这种可能性,有些人对此感兴趣,有些人偏执地想要把引力波应用到军事上,还有人偏执地幻想引力波通讯,我在美国说了,这些全部都是胡说八道,你们不要相信。

  网易科技:有人说发现引力波是找到了爱因斯坦相对论最后一块拼图,你们是否认同?

  基普?索恩: 发现引力波是直接证实爱因斯坦的其中一项预测,我不确定这是不是爱因斯坦的最后一项预测。不过,这点并不有趣,更为有趣的是,你可以用引力波来探索宇宙。如果目标只是证实爱因斯坦的预测,我就不会花这么多时间在这里了,开创一种探索宇宙的新途径的意义更为重要。

  雷纳?韦斯: 我同意基普的看法。在2015年12月,我们首次观察到引力波的波状形态,该波状形态刚好符合数值关系的计算,当时地球人也是刚刚才研究出如何计算这些数值关系。因此,这对于爱因斯坦来说是一场胜利,这是引力学科的一个全新领域,引力波是一种非常强的引力。尽管引力波理论才确立了100年,但很好地预测了大自然所带给我们的东西。我认为这是一场胜利。

  网易科技:引力波的发现会使时间旅行变得可能吗?

  基普?索恩: 我不认为发现引力波能帮助实现时间旅行。要知道时间旅行是否可以实现,我们必须完全了解量子引力理论,更好地掌握量子引力物理学,只有这样我们才能知道时间旅行是否可以实现。

  网易科技:有人说一个证伪时间旅行的有力证据是未来的你没有穿越回来给自己祝寿。你现在有多相信时间穿越是不可能的,有多少是由于这个生日实验,多少是其它科学上的考量?

  基普?索恩: 我们有一些基于在现有理论下进行了大量计算得到的猜测,结论是时空穿越被允许的概率很小,但我们不能确定。

  问题在于有一个物理过程,不论你如何制造你的时光机器,都会在那个机器开启的一瞬间摧毁它。这个过程是这样: 机器开启后,第一个穿越回到过去的是光或真空的量子起伏,它穿越回去以后那时候就有了较之没有时光机情况下两倍的虚拟粒子或叫量子起伏。再来一圈就变成四倍,都集中在同时同地,所以那里的虚拟粒子密度不断增高,并转化成真正的辐射粒子。这个问题被许多人独立发现,其中包括我的博士后Kim和我自己,当我们作出分析时,发现那个爆炸很强,又集中在一个很小的时间区间,所以我们现有的物理理论已经不适用了。这是一个弯曲时空中的量子场论计算。我们必须转而应用量子引力的定律,但我们现在还不理解这些定律是什么。所以问题是,我们做的计算失效是否足够晚,如果够晚,我们发现的那个爆炸就会毁掉时光机。霍金独立于我也研究了这个问题,我们翻来覆去争论这个问题争论了一两年。最后,我们都同意,可能与否取决于量子引力,爆炸强度是有可能在量子引力变得重要之前毁掉时光机的。所以结论是,我们认为在量子引力被搞清楚之前我们无法知道这个问题的答案,顺便一说,这个理论也主导宇宙的出生和黑洞的内部。

  网易科技:但是《星际穿越》里,发生了时空穿越。

  基普?索恩: 我要说明一下,这个电影中貌似是时间穿越,实际上并不是。库珀在太空船里,通过摇晃一个被诺兰称为“突出物”的东西,向他女儿小时候发信息。但库珀 实际上并没有回到过去。库珀是在一个正在五维时空中穿梭的太空船里,这个太空船本身是一个四个空间维度的超正方体。库珀只有三个空间维度,所以只能待在超正方体的一个面上。在那个面上,有所谓“突出物”,就像是这块木头。当他晃动这些“突出物”的时候,他制造出一个引力或引力波,传递到高维空间的里面去,进入到有第四个空间维度的超正方体的瓤里面。这些波经过这个瓤,向超正方体的另一个面传播,他的女儿在那个面上。这些波携带信息给她。在这个瓤里面有时间逆流,这是唯一有时间逆流的地方。库珀人体本身能到的那些地方是不允许时间逆流的。所以他以合适的速度晃动这些“突出物”,然后出来的波在瓤中向过去传播信息。

  网易科技:这些波是引力波吗?

  基普?索恩: 是可以穿越时间的引力,对,是引力波,穿过超正方体内部的引力波。这在电影中没讲,其实还是讲了的。给诺兰的影迷在给个小贴士,在他的电影里,这是一个例子,盗梦空间是另一个,有些场景很难理解,但如果你看了5到10遍电影,你会发现影片里其它地方的对话会讲了你想要了解的东西。如果你再看这个电影一遍,当马修麦康纳饰演的库珀和安妮海瑟薇饰演的阿米莉亚在水星球上游骑兵号飞船上的时候,刚刚有一个大浪过去了,他们正在等下一个大浪的时候,有一个很冷静的对话。她猜测了第五维中会发生什么事,如果你回去听那个对话,她说了五维空间是唯一信号可以回到过去的地方。所以你仔细听那段对话,里面有帮助明白电影结尾的提示,但是这段对话和电影结尾相隔了大约一个半小时。

  雷纳?韦斯: 说实话,其实我也没看懂这个电影,尽管我的好朋友就是基普。基普告诉我他保留了科学真实性,除了一个地方为了故事牺牲了真实性,电影中其它地方发生的事都是在物理上还是有可能发生的,但我不知道具体是哪里。

  基普?索恩: 是在穿过虫洞的时候,电影中的景象不会是你实际会看到的。原因是那个虫洞设计的是在外面看起来很有看头,但那个设计会导致穿越那个虫洞的过程很快,没什么意思。所以经过长期讨论之后,诺兰和我达成共识,他必须在那个场景中偏离严格科学预言一些。影片里还有以下小的地方也不是严格正确。如果你想知道所有这些,可以买我那本关于星际穿越的书。和我写的其它所有书一样,这本书在目录中埋了伏笔,在名词目录中有一个人名,是Christopher Nolan, 通过这个你能找到所有他为了影片效果做出的对科学严谨性的牺牲。

  网易科技:2018年有没有什么新目标?希望在什么工作上实现突破?

  雷纳?韦斯: 我们在这个领域获得成功意味着,现在我们发现了很多之前没见过的黑洞。展望未来,这个领域里还有很多东西需要去探索了解,例如这些黑洞是哪里来的,还有里面很多现象背后的原因。我认为这个领域有着非常光明的前景,让我对于已知的事物有更好、更全面的了解,同时也能让我们看到一些前所未见的事物。因此,引力波的发现可以认为是科学的一个门槛,这是非常美好的事情,非常高兴我们能参与其中。

  基普?索恩: 我认为在2018年,为了能使我们的研究更进一步,我们应该改善LIGO,这需要我们实现部分科学,并完善相关的技术,进而将其整合和应用到LIGO中,以及应用到其他引力波频率的探索中。我认为我们在实验和开发新型探索工具方面的努力还不够,近几年我们在完善探索工具方面还需要加把劲,这可以作为2018年主要目标之一。

  何文伟对此文亦有贡献。
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