“2017诺奖物理奖得主：发现引力波 一场40年的“打赌””

两位诺奖获得者说:

发现了引力波

40年的赌注

从去年开始就位居《科学》《自然》杂志年度十大科学发现首位，直到今年的诺奖物理奖获得者行业，被称为“时空涟漪”的引力波证实了爱因斯坦百年前的预测，拓宽了人类的科学知识边界，因此无愧的“科学网红”

年获得诺奖物理学奖的两人，引力波行业的“大神级”科学家雷纳·韦斯( rainer weiss )、基普·索恩( kip thorne )在斯德哥尔摩诺奖获奖后，连家都没回，直接拿着诺奖奖牌和行李来到了中国。

前几天在北京，在未来论坛举办的“了解未来”讲座上，两位平均年龄超过80岁的科学大咖，讲述了他们人生40年和引力波不得不说的故事，以及时空所来自宇宙边缘的看法。

文，图/广州日报所有媒体记者王丹阳

“1604年，在中国的宋朝，那颗超新星爆炸照亮了天空。 我不知道为什么所有中国人都看到了，但是欧洲人没有看。 他们可能没看，也可能喝醉了。 谁知道呢？ ”。

德国裔诺奖物理学奖获得者蕾娜·韦斯戴着圆形渐变图案的眼镜，纯白的头发、秃顶、引力波两颗中子星并驾齐驱，幽默地制造了黄金，通过弥补超新星的爆发，创造了重元素的科普故事。

探测器灵敏度的优化

85岁的诺奖获得者登上了真空管

85岁的莱娜穿着米麻色的海洋西装外套、浅蓝色衬衫、黑色长裤、茶色鞋和蓝色白袜子。 这套服装和他在诺奖官网上拍照一样，连手表都一样。 他好像从诺奖现场时空穿过来。

12月19日晚，在北京师范大学，参加讲座的人提前了两个小时在寒风中排起了长队，但幸运的100多人能够进入现场。

让进入现场的观众敬佩的是，这位85岁的科学家，为了处理实际问题，现在自己登上了引力波探测系统ligo (全称“激光干涉引力波天文台”)的管道。

ligo系统由两个相距1865英里的完全相同的探测器组成。 每个探测器包含两个长4公里的真空管，呈l形排列，科学家们通过真空管发射激光束。 各激光到达真空管的末端后，会发生镜面反射，返回相反的路线。

根据公式的计算，如果检测出的引力波的波长为4公里，用激光测量全波长的数据将为4×10的负18次方的长度。

雷纳维斯攀登长达4公里的真空管是为了优化仪器的灵敏度。 “这比测量光波的波长要小得多，非常有挑战性。 ”他说

用40年说明

牛顿错了，爱因斯坦是对的。

引力波从哪里来？ 雷纳维斯为什么要安装ligo装置？

你熟悉的民间故事:牛顿坐在树下，被苹果破坏，得到了灵感，发现了万有引力。

30年前，科学家牛顿提出了著名的“万有引力定律”，直到今年的学校才学到了这部物理史的著名理论。 牛顿认为，任意两个有质量的物体之间存在万有引力，而且物体之间的引力传播不需要时间。 这就是为什么地球绕着太阳转，树上的苹果会掉下来的原因。

但是，100年前的爱因斯坦说，牛顿错了，两点错了。 第一个是高速运动的大质量天体周围牛顿引力不足，例如有名的水星运动问题。 二是牛顿重力中的重力并不是以有限的速度传播的，正如其他新闻在1905年狭义相对论中提到的那样，重力的传播速度不能超过光速。

1916年，爱因斯坦提出广义相对论，预测引力波的存在。 因为无法通过实验证明爱因斯坦本身并不相信引力波。 爱因斯坦看了重力公式后说。 “要研究的数字和维度都太小了，太小了对什么都没有影响，谁也测量不了”。

1967年，当时的麻省理工学院物理学主任雷纳设计了关于广义相对论的课程，考虑用100年前没有的激光证实爱因斯坦的预测。

这一切花了40年的时间，直到年中人类首次发现引力波。

雷纳说:“他相信会成功，但爱因斯坦在发表了预测引力波的文章之后，又重复了一次。

当时，爱因斯坦发表的第一份杂志社匿名审查认为，这篇论文已被修改，不应该发表。 因此，爱因斯坦投了另一本杂志。 但是，论文发表后，爱因斯坦也变得悲观，试图撤除自己的论文，主张引力波不存在。 有普林斯顿大学的副教授真是太好了。 听了之后，我找到了爱因斯坦，提出了论文的编辑方法，最终保存了爱因斯坦的引力波。

有趣的是，雷纳表示，几十年后，匿名科学论文审查名单被解读，推荐爱因斯坦保存引力波论文的大学副教授首次投稿不主张引力波匿名审查。

理论物理学“大神”

他是和霍金打赌的“背景帝”

雷纳维斯是ligo实验安装的负责人，另一位诺奖物理学奖获得者基普·索恩是理论物理学家。 计算引力波4×10的负18次方的长度，是基普年轻时推算出了方程式的一部分。

戴着飞行员形近视眼镜、光头和花白胡的基普说，自己象征性的黄白胡是晚年留下的。 在年轻时的照片中，他是个不戴眼镜，穿着机车皮毛的嬉皮青年。

从1962年到1965年，基普在普林斯顿大学读博士。 他的导师是“黑洞”名词的发明者bob dicke。 雷纳是在鲍勃的博士后。

到1972年，雷纳提出了检测引力波的方法。 当时发表在麻省理工学院内部的学术杂志上，没有对外发表。

基普说，雷纳的建议非常吸引人，他试图剥掉所有的噪音，把观察力集中在引力波的探测上。 论文还论述了为了检测引力波，检测器的精度、灵敏度有多高。

基普的博士论文灵感来自雷纳的复制品，但他写的不是引力波。 “我个人比较保守，不想想得太疯狂”

之后，基普开始了几十年引力波的理论研究。 和他一起工作过的北京师范大学天文系副教授张帆说，基普对科学的追求非常有恒心，经常在半夜和上午发邮件。

在中国获得诺奖之前，基普出现在大众面前，是因为他和挚友霍金的“打赌”照片上的“背景帝”。 作为一生的挚友和同行，基普与霍金打赌，存在着黑洞是否存在等许多物理问题。

结果，这场比赛基普赢了。 迄今为止，他的办公室外面悬挂着与霍金的“对赌”合同。

时空通过的可能性很低

《星际穿越》引力波

但是，在时间旅行的研究中，基普和霍金惊人地一致。

几年前，在基普的生日派对上，有人说证明没有时间旅行的有力证据是未来基普没有回来庆祝自己的生日。

基普说，根据他在现有理论下进行大量计算的推测，时间通过的概率很小，但并不明确。

时间旅行是一个物理过程，是弯曲时空的量子场论计算。 无论制造多少时间机器，制造者都会在那个机器打开的瞬间破坏它。

按照现在的理论，机器开启后，最先回到过去的是光或真空的量子涨落，它关闭后，再转一圈，就会集中到4倍，变成同一个地方，虚拟粒子的密度就会提高，变成真正的辐射粒子的爆炸。 爆炸强烈，集中在小时间区间，现有的物理理论已经不适用，必须应用量子引力定律，但我们现在不明白这些定律是什么。

基普说，霍金独立于他也在研究这个问题，他们就这个问题争论了一两年。 最后，两个体都同意，是否可能取决于量子引力，爆炸强度有可能在量子引力变得重要之前破坏时光机。

所以，关于时间机器的结论是，在量子引力明确之前，人类无法知道问题的答案，量子引力也主导着宇宙的诞生和黑洞的内部。

基普幽默说，霍金是科学界最聪明的人，比他深，但他自己“是个比较优秀的人，总之我能赶上他的想法。 ”。

演讲中，基普·索恩还谈到了两部科幻电影中的引力波。 但是，同为诺奖获得者的雷纳说，这两部电影他不太了解。

一个是“盗梦空之间”的世界，“虽然不太理解场景，但是看了5~10次电影之后，你会注意到电影其他地方的对话会告诉你想知道的事情。 ”。 基普说。

另一个是《星际穿越》的第五维世界，库珀和安妮海瑟薇饰演的布兰特在水星上游骑兵号飞船上时，巨浪刚过去，他们在等待下一个巨浪时，进行着冷静的对话。 布兰特推测在第五维会发生什么，说五维空之间唯一的信号会回到过去的地方。 这就是引力波的应用。

关于宇宙的起源，基普预测至少在2050年左右，可以检测到原始引力波，届时可以暴露宇宙的起源。