2017年的諾貝爾物理學獎是近些年的諾獎裡最沒有懸念的一次,上到專家下到普通的吃瓜群眾,都知道今年的諾貝爾物理學獎一定是該他們。否則的話,大家不會覺得他們的工作不夠優秀,只會覺得諾組委不夠專業。
這就好像如果愛因斯坦沒有得諾貝爾物理學獎,你覺得大家會怎麼想?大家會覺得是愛因斯坦的能力不夠麼?開什麼玩笑,愛因斯坦這種在物理學史上只有牛頓可以與他相提並論的人,有人會懷疑他的能力?
愛因斯坦的諾獎
你還別說,當年的諾組委還真就遇到了這種問題。愛因斯坦獲得諾貝爾獎的時間是1921年,1921年是什麼概念?愛因斯坦提出狹義相對論是1905年,提出廣義相對論是1915年,1921年已經廣義相對論提出的六年後了,而愛丁頓通過日食實驗驗證廣義相對論,從而讓愛因斯坦在全世界爆紅的時間也不過是1919年。
也就是說,這時候的愛因斯坦不僅是學術界是當紅炸子雞,在全世界人民的心裡也是顛覆牛頓的超級偶像,但是他就是沒有得諾貝爾獎。
這時諾組委心裡也著急啊,再不找個理由給愛因斯坦搬個獎過去,世界人民都要看我們的笑話了。但是偏偏愛因斯坦的相對論是如此的勁爆,理論雖然天衣無縫,但是都還沒有經過實驗的驗證,要是現在把諾獎頒給相對論,萬一後面相對論被證明是錯誤的,那豈不是啪啪啪打臉?即便1919年愛丁頓宣稱通過日食實驗驗證了廣義相對論的預言,但是一次實驗數據怎麼能算數?萬一是愛丁頓的測量有誤差呢(還別說,愛丁頓的實驗就是有問題,不過愛丁頓把那些問題數據平均之後,剛好正負抵消了)?萬一這只是個例,相對論在其他的地方是錯的呢?相對論顛覆的是整個經典物理大廈,這可不是一般的修修補補。
諾組委就這樣陷入了兩難的境地,好在後來有個聰明人給他出了個主意:愛因斯坦這麼牛,而且在全世界都公認了,不頒獎是不行的。既然相對論太過勁爆,那我們不頒給相對論,頒給愛因斯坦其他的貢獻不就行了麼?比如光電效應,這是鐵打的已經經過實驗驗證了的,錯不了。
於是愛因斯坦就因為光電效應獲得了諾貝爾獎。
引力波
2016年2月11日,LIGO探測器首次探測到了來自兩個黑洞合併發出來的引力波,然後他們就理所當然的抱走了2017年的諾貝爾物理學獎(因為2016年的諾獎提名時間在1月份就截至了)。
如果你覺得這個發現好像也還好的話,那可能是你還沒有意識到引力波的發現意味著什麼。去年媒體對引力波的事情炒的很熱,但是他們的標題更多的是在打「引力波補齊了廣義相對論最後一塊拼圖」這牌子,讓人感覺這個引力波的發現只是讓廣義相對論完整了,讓人們又一次驗證了廣義相對論,再一次說明了愛因斯坦的偉大。
但是感覺很多人都沒有說到引力波的重點去,不過大眾媒體大多文科出身,對物理引力波的事情了解不多也是可以理解的。引力波明顯比廣義相對論的其他幾個預言更加重要,這就像麥克斯韋根據麥克斯韋方程組預言了電磁波的存在一樣,想想後來電磁波給人們的生活帶來了多大的改變。
想想我們人類是怎麼觀察宇宙的?
最開始是通過光看宇宙,但是光能看到的東西非常有限。後來有了電磁波,人們開始用其他頻率的電磁波觀測宇宙,但是電磁波在強引力的場的地方基本沒戲,什麼大爆炸啊,黑洞啊,超新星爆發啊,這些強引力場周圍基本上都能把電磁波給吸收掉,加上電磁波一路傳播的過程中各種衰減,所以我們通過電磁波基本看看不到這些東西,也正是因為如此,我們對黑洞這些強引力東西的認知少得可憐。
但是引力波不一樣,引力波對強引力場完全免疫,而且在傳播的過程中是無損的。也就是說引力波在產生的時候是啥樣,到了地球還是啥樣,這就像是在聽無損的高保真音樂。2016年2月,人類第一次接收到的引力波信號就是來自兩個黑洞合併的,以後引力波也必將繼續給我們帶來更多來自黑洞、大爆炸、超新星、中子星的無損CD,這想想就很激動。
如此強引力場的地方又剛好是廣義相對論和量子力學交匯的地方,我似乎已經看到了引力波帶著相對論和量子力學關鍵信息朝我們飛來,這裡或許將誕生下一個黑體輻射或者麥可遜-莫雷實驗(流口水中(﹃))。
這篇文章的主人公基普·索恩就是LIGO的聯合創始人,他說服了加載理工學院支持引力波的探測,後來還把美國國家科學基金會拉進來了,他搭建了引力波探測的理論框架,讓大家相信探測引力波可以被探測到,最後因為引力波探測獲得了諾貝爾獎。他是引力波項目公認的「代言人」。
星際穿越
2014年,一部叫《星際穿越》的超硬核的科幻電影在全球上映了,這部電影的導演是我們熟悉的諾蘭,它成功的讓全球的吃瓜群眾開始正兒八經的討論起黑洞、蟲洞、高維空間、引力、相對論起來了。
這部電影能引起人們這麼大的關注,主要是因為在這個軟科幻滿天飛的時代,《星際穿越》居然能做到如此超硬核,而且是非常科學的給你描述黑洞、引力、相對論、超空間。
不知道從什麼時候開始,我們的科幻電影裡科學的部分越來越少,幻想的部分越來越多,沒辦法解決科學的問題就來給你談人生談哲學談愛無限。相對論允許蟲洞的出現,一堆人就讓主人公穿越蟲洞回到過去亂搞一氣;科學家說茫茫宇宙應該有外星人,導演就讓外星人和地球人打架,最後關鍵時刻地球人還能打贏(不是我說,有能力發現地球的外星文明,在他們眼裡捏死地球還不跟捏死螞蟻一樣啊,還打什麼打);史匹柏這樣的大導演直接讓地球人和外星人交流聯絡感情起來了,開始不覺得什麼,後來看了劉慈欣在《三體》裡的分析之後,在宇宙這麼大的尺度上,黑暗森林的法則比史匹柏這樣描述的靠譜千百倍。
《星際穿越》是一部截然不同的電影。它嚴格按照現有已知的科學理論來,即便有些現在科學無法做出準確回答,他們的猜測也是基於目前的科學可能的猜測(比如黑洞裡面的事情)。
他們第一次黑洞如此近距離的搬到大熒幕上,還刷新了我們對黑洞的認知。我們以前一直以為黑洞就是一個黑乎乎的大黑框,但是《星際穿越》的團隊用幾千臺計算機,嚴格按照黑洞的理論真實的模擬了黑洞樣子。在計算機的威逼之下,黑洞變成了現在這個樣子。他們的團隊甚至根據這個發表了幾篇黑洞可視化的科學論文。
放在以前,打死我都不會相信一個電影團隊會去做這些事情,但是《星際穿越》做到了,為什麼?因為他們有一位巨牛逼,而且非常熱衷於科普的科學指導,還是我們這篇文章的主人公,2017年諾貝爾物理學獎的獲得者基普·索恩。
基普·索恩是相對論專家中的權威,他的老師是大名鼎鼎的惠勒(就是那個給黑洞取名的那位)。索恩不僅不僅熱衷於理論物理,他對科普也非常的上心,所以,在他正式從加州理工學院退休之後,就真的和好萊塢合作來拍科幻電影。索恩拍科幻電影純碎的為了科普,從這個效果來看,這次科普的效果非常的好。
《黑洞與時間彎曲》
談到物理學的科普,我們總會想到霍金,他的《時間簡史》創造了科普書籍上一個史無前例的記錄,這個記錄前無古人,只怕在很長一段時間內也將後無來者。
霍金有他的特殊情況在,一方面他是研究相對論黑洞領域的頂級專家,另一方面他得了罕見的盧伽雷病,全身癱瘓,不能說話,只有三根手指頭可以活動,醫院判定得了這種病的人在活不過兩年,但是霍金卻倔強的活了76歲,直到2018年才去世。霍金得病之後沒有意志消沉,反而繼續在學術上做出重要貢獻。他擔任盧卡斯教授的職位長達30年,這是牛頓曾經擔任過的職位。
這一切都讓霍金極具新聞性。經過媒體出版商的一些包裝,立馬就讓霍金和《時間簡史》極具爆炸性,有這樣的前提,《時間簡史》能夠全世界暢銷也就不足為奇了。
其實,但從書本身來看,《時間簡史》並不簡,很多人把這書買回去看得雲裡霧裡的。
作為霍金的好基友,一樣熱衷於科普的基普·索恩當然也不會放過寫書這個科普的絕佳途徑。《黑洞與時間彎曲》就是索恩寫的關於黑洞的科普書籍,坦白的說,這本書比我見過的任何一本市面上講黑洞的書都要好,而且他的語言是真的通俗易懂。
作為頂級黑洞專家寫的關於黑洞的科普書籍,你完全不用擔心書裡內容的權威性,不用擔心被誤導了。更加難能可貴的是,索恩在《黑洞與時間彎曲》不止介紹了黑洞的理論,他還介紹了在黑洞理論發展史上不同人在不同時代的觀點,你順著他的思路可以清楚的知道黑洞理論這一條路下來是怎麼發展過來的,中間經過什麼樣的爭論,可以看到科學家們也是一步步字試錯的過程中發現正確的理論的。這樣比一開始就把最終的結論拋給你要受用得多,各個物理學家在他的書裡也非常有個性,科學是理性的,但是科學家是人性的。
對黑洞感興趣的,基普·索恩的這本《黑洞與時間彎曲》,強烈推薦。
這篇文件就算是對基普·索恩這位相對論大師的一個簡單介紹吧,既然人家那麼熱衷於科普,又是該領域頂級的專家,我等吃瓜群眾多多了解一下也好。你們多去他的Twitter上催一催,沒準人家也跟霍金一樣來微博開個帳號了呢~