前瞻|時空漣漪論壇:黑洞三俠與引力波二老在上海的思想碰撞

2020-11-28 澎湃新聞

距離地球13億光年以外，兩個黑洞圍繞彼此，旋轉起舞。它們的質量分別是太陽的29倍和36倍。隨著「死亡之舞」走向尾聲，雙黑洞的距離越來越近，旋轉越來越快，最終碰撞相擁，在不到一秒鐘的電光石火間併合成一個62倍太陽質量的新黑洞。

這中間虧損的能量，在宇宙中激起了一串漣漪，在無垠的空間裡蕩漾來開。這股被稱作「引力波」的信號，經過13億年的漫長旅行，在2015年9月14日5時51分撞上了位於美國路易斯安那州的LIGO探測器。7毫秒後，位於華盛頓州的LIGO探測器也接收到了這份訊息。

這7毫秒的電光石火註定載入人類科學史冊。

澎湃新聞獲悉，在即將於上海開幕的第三屆世界頂尖科學家論壇上，雷射引力波幹涉天文臺LIGO的三大元老之二，同時也是2017年諾貝爾物理學獎得主巴裡·巴裡什和基普·索恩，將帶來LIGO和引力波的最新故事。

有趣的是，與他們同臺共話的另外三位科學家都以黑洞研究成名，包括人類首張黑洞照片背後的「首席攝影師」，新科諾獎得主、銀河系中心黑洞的發現者，以及「黑洞不黑」的理論完善者。

黑洞碰撞釋放引力波，黑洞三俠與引力波二老的思想碰撞，又將激蕩起怎樣的漣漪？

①  巴裡·巴裡什 2017年諾貝爾物理學獎得主

沒有巴裡什中途接手，用極強的協調管理手段力挽狂瀾，雷射幹涉引力波天文臺（LIGO）可能永遠是一個爛攤子。

1994年，從破產的美國超級超導對撞機項目中退出的巴裡·巴裡什成為LIGO項目的負責人，在數月內給出了美國國家自然科學基金委NSF想要的詳細計劃。LIGO以3.95億美元成為歷史上NSF投資最大的項目。隨後，位於路易斯安那州和華盛頓州的兩個幹涉儀破土動工。

2016年，正值愛因斯坦提出廣義相對論百年之際，LIGO宣布成功探測到時空的漣漪，震動物理學界，並在次年眾望所歸地斬獲了諾獎。從黑洞碰撞到中子星併合，引力波和LIGO的故事還在繼續。

②  基普·索恩 2017年諾貝爾物理學獎得主

索恩是LIGO的創始人之一，但這位交際活躍的明星科學家的興趣遠不限於引力波。他少年成名，三十歲時成為了加州理工學院歷史上最年輕的正教授之一，在引力物理學和天體物理學領域有廣泛建樹。就科幻迷們關注的黑洞、引力波、相對論、時間旅行以及蟲洞話題，索恩都曾發表過精彩的公眾演講。

他豐富多彩的朋友圈包括已故物理學家史蒂芬·霍金、新科諾獎得主羅傑·彭羅斯、科幻作家卡爾·薩根，甚至是著名電影導演克裡斯多弗·諾蘭。科幻大片《星級穿越》、《信條》背後的科學顧問，正是索恩。

③  謝普德·多爾曼 2020年基礎物理科學突破獎得主

2019年4月，全世界被同一張照片刷屏——人類首張黑洞照片。謝普德·多爾曼 （Sheperd Doeleman）正是背後「攝影團」裡的「首席攝影師」。

拍攝黑洞，一臺望遠鏡可搞不定。全球8臺望遠鏡組成陣列，聯合觀測，形成一個有效口徑等於地球直徑的大望遠鏡。這個虛擬的大望遠鏡叫做「事件視界望遠鏡」（EHT），而多爾曼正是「事件視界望遠鏡」項目的負責人。

④  安德魯·施特羅明格 2017年基礎物理科學突破獎得主

施特羅明格國際上弦理論的學術帶頭人之一，在弦理論、黑洞研究、量子場論等方面有卓越的貢獻。他給出了黑洞熱力學定律的量子統計引導，用弦理論從微觀角度解釋了貝肯斯坦-霍金黑洞熵公式，即「黑洞不黑」假說。此外，他還與其他理論物理學家一起，首次開展了將弦理論與粒子物理標準模型聯繫的嘗試性研究。

⑤  安德烈婭·蓋茲 2020年諾貝爾物理學獎得主

蓋茲是諾貝爾物理學獎120年歷史上第四位女性得主。自1994年起，她就在美國加州大學洛杉磯分校工作，領導著銀河中心小組。這25年來，小組的主要工作是利用夏威夷巨大的凱克望遠鏡長期跟蹤銀河系中心的人馬座A*區域，人們懷疑那裡隱藏著一個超大質量黑洞。

要知道，黑洞在概念上是無法被窺視的，但科學家們可以間接地看到它的強大引力是如何牽引周圍恆星運動的。

經過25年的時間，她的腦海裡已經有了人馬座A*區域一些最明亮恆星的詳細地圖。

「我感覺所有這些恆星都像孩子一樣，你知道並且能認出它們的名字，但每年它們都會變得有點不同。」她說道。

這些「孩子們」的走位越來越精確地呈現在蓋茲的眼前，蓋茲確定，一個極其沉重、看不見的物體牽引著恆星，令它們以眩目的速度繞行。約等於400萬個太陽的質量聚集在一個不比太陽系大的區域。黑洞是唯一可能的解釋。

2020年諾貝爾物理學獎得主第三屆世界頂尖科學家論壇將於10月30日-11月1日在上海召開。包括61位諾貝爾獎得主在內，近140位諾貝爾獎、圖靈獎、菲爾茲獎、沃爾夫獎、拉斯克獎等全球頂尖科學獎項得主出席。除了黑洞和引力波，量子科學、光遺傳學、DNA晶片儲存、新冠病毒研究等前沿關鍵詞也將被列入討論。

論壇期間將有130餘場科學家獨立演講、70餘場主題峰會，大部分活動將通過網絡向公眾直播。

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