2017物理诺奖拉开引力波舞台奖项的序幕
  2017年10月3日，瑞典皇家科学院宣布将2017年诺贝尔物理学奖授予美国科学家雷纳·韦斯、巴里·巴里什和基普·索恩，以表彰他们为激光干涉引力波天文台（LIGO）项目和发现引力波所作的贡献。三名获奖的物理学家在LIGO项目中发挥了至关重要的作用，韦斯在大约40年前提出了激光干涉仪探测引力波的方法，巴里什和索恩则在引力波物理和项目管理方面获得了突出的成果。就像2013年物理学诺奖的“军功章”有弗朗索瓦·恩格勒和彼得·希格斯两位物理学家的一半，也有国际合作科学家的一半一样，2017年物理学诺奖的“军功章”有雷纳·韦斯、巴里·巴里什和基普·索恩的一半，也有国际合作科学家的一半。在美国的LIGO和欧洲的LHC从事国际合作研究的中国科学家在希格斯粒和引力波的发现中贡献了他们的汗水和智慧。获得诺贝尔奖的渠道过于狭窄，只设个人名义的奖项，没有集体荣誉的奖杯。尽管希格斯粒是在大型的实验室LHC找到的，引力波是在重型的实验室LIGO发现的，但是，在两个“重装备”实验室开展研究活动的各国科学家只能以默默奉献的方式分享人类两大科学发现的荣誉。

  引力波被科学家形象地称之为“时空海洋”中的浪花和涟漪，就像当我们将一块石扔进水塘中激起的波浪和水纹一样。1916年和1918年，爱因斯坦先后发表了两篇关于引力波的论文，他根据广义相对论预测了引力波的存在，后来的物理学家同样根据广义相对论预测了黑洞的存在和宇宙大爆炸的起源，有些科学家和科学爱好者“张冠李戴”，将黑洞和宇宙大爆炸理论记在了爱因斯坦的“功劳簿”上，实际上，德国物理学家、天文学家史瓦西第一次从广义相对论预言了黑洞的存在，俄裔美籍物理学家、宇宙学家伽莫夫首先发现了宇宙大爆炸理论。1936年，爱因斯坦一度失去了信心，宣称引力波并不存在，而后爱因斯坦时代的科学家没有被如何检测极其微弱的引力波这一“世纪难题”所吓倒，而是抱有没有检测手段、创造检测手段也要上的无畏信念，在三十多年前着手建造了耗资巨大的LIGO实验基地，最近几年，LIGO项目汇聚了全球1000多位“高手如林”的科学家，他们长期而艰巨的努力终于在爱因斯坦预言引力波存在的一百年之后获得了惊人的回报，2015年9月14日，LIGO项目的科学家首次探测到引力波，2015年12月、2017年1月、2017年8月，LIGO以及位于意大利比萨的VIRGO引力波实验基地成功地捕捉到另外三次的引力波。

  就连爱因斯坦本人也曾怀疑过引力波的存在，目前有一些科学家和民间科学人士怀疑、甚至否认引力波的存在，也就不足为奇了。引力波的发现能够证明广义相对论和该理论预测的时空弯曲效应，爱因斯坦认为引力不是物质本身固有的属性，而是时空弯曲的效应，引力之所以与物质有关是因为时空的弯曲效应是由物体的质量引起的，我们可以认为引力和时空弯曲是一种直接的关联，而引力和物质质量是一种间接的联系。物体的质量越大，引起的弯曲效应越大，当一个物体或一个天体体系在时空中运动的时候，时空曲率的变化对应了物体运动位置的变化，加速运动的物体能够产生显著变化的时空曲率，这种不显著和显著变化的时空曲率能够以引力波的形式向外传播。引力波的传播速度等于光速，或者引力波和光波在速度层面符合完全的“等效原理”，但是，引力波不是光波，我们需要用“差异原理”来界定两者的差别，通过光波能够发现黑洞的外部轮廓，比如：通过X—射线太空望远镜间接地发现黑洞的存在，而通过引力波能够直接地发现黑洞的存在，比如：位于美国的LIGO和位于意大利的VIRGO在发现引力波的同时，也发现了中等质量的黑洞。2017年的物理学诺奖实际上取得了“一箭双雕”的效果，既奖励了第一次引力波的发现，也奖励了中等质量黑洞的发现，“合二为一”的结果使得2017年诺奖“军功章”的含金量很高。

  根据哲学认识论、或哲学历史论的“广义测不准原理”，爱因斯坦时代的科学家不可能检测到引力波的存在，他们或者不能设想检测引力波的手段，或者不能将理论的设想转换为实际的检测技术。爱因斯坦等不到可行性的检测技术“变现”的时刻，活不到引力波预言之后一百年的今天。后爱因斯坦时代的科学技术，特别是量科技得到了飞速发展，科学家在量科技的时代背景下既能够设想检验引力波的手段，也能够将理论的设想转换为高精度的检测技术，LIGO项目的科学家使用巨大的激光干涉仪，在引力波通过地球时探测到比原核还要很多的变化。尽管我们多少怀疑LIGO项目的科学家是不是真的检测到引力波的信号，但是，我们没有怀疑他们检测到比质直径还很多的激光臂长度变化值，如果如此微量的变化值不是由引力波引起的，那么它们是由于什么波动引起的？三台原理相同、地点不同的激光干涉仪同时检测到同样的微量变化，而且变化值的特征符合引力波的属性。2017年8月14日，激光干涉仪引力波天文台LIGo在相差几毫秒的时间内先后捕获编号为GW170814的引力波事件，该事件的波源距离地球为18亿光年，两个超大的黑洞在碰撞中发生了合并，它们分别是太阳质量的31倍和25倍，合并后的黑洞约为太阳质量的53倍，其余的约3个太阳的质量转换成能量，这些巨量的能量以引力波的形式释放出来，到达我们的地球接收站时已经转换为微弱的引力波信号。

  诺贝尔的授奖规则限制了科学团队和过世科学家获奖的可能，如果取消了这些限制，那么美国科学家雷纳·韦斯、巴里·巴里什和基普·索恩，LIGO项目的科学团队，爱因斯坦就会同时获得2017年度的诺贝尔物理学奖。科学家之所以将爱因斯坦看成是二十世纪人类最伟大的科学家，其中之一的原因是他能够多次获得诺贝尔物理学奖，尽管爱因斯坦发现的广义相对论和从中作出的多项预测没有获得奖项，诺贝尔奖委员会只是将他发现的光电效应方程授予了一次诺贝尔奖，但是，人们发现到目前为止，至少有十次以上的诺贝尔物理学奖与爱因斯坦的科学发现有关，2017年度的物理诺奖就是其中的一次，这既不是第一次，也不会是最后的一次。根据哲学逻辑论的“等效原理”，本作者“信心满怀”地预测一下：引力波的发现将打开引力波物理学获奖的通道，或者将拉开引力波物理学获奖的序幕，理由出自于中微发现的四次获奖，1956年，美国科学家莱因斯和科万利用核反应堆实验首次测到为数不多的中微，莱因斯因此获得了1995年的诺贝尔物理学奖，他第一次证明了奥地利物理学家泡利在1930年预测的中微，由此打开了中微物理学获奖的通道，或者拉开了中微物理学获奖的序幕，日本科学家梶田隆章和加拿大科学家阿瑟·麦克唐纳由于发现了中微的震荡现象荣获了2015年的诺贝尔物理学奖，这是中微物理学的第四次获奖。

  根据哲学认识论的“等效原理”，我们可以预测在引力波物理学领域会有更多的获奖机会，根据“广义测不准原理”，我们不能精确地预测第二次、第三次、最后一次的获奖在那一年发生，由于什么引力波的发现而获奖，比如：我们不能精确地预测中国和欧洲航天局的太空引力波探测计划什么时候取得成果，什么年份获奖诺贝尔物理学奖。我们既承认诺贝尔奖在推动人类基础科学的进步方面所发挥的独特影响和作用，但是，我们不会认为任何一项科学发现的意义在于获得诺贝尔奖，创立日心的哥白尼过一句名言，“人的天职在于勇敢探索真理”，科学家探索活动的意义在于发现真理。我们关注引力波的发现获得了2017年的诺贝尔物理学奖，更关心引力波的发现增加了一条探测黑洞的途径。如果广义相对论还停留在“高大上”的理论层面，与人类的现实生活缺少直接的联系，那么随着引力波的发现这一切都将发生根本的改变，我们接收到了引力波信号，我们用耳朵“聆听”宇宙深处的声音，精确的宇宙学获得了更为坚实的测量基础。至于人们通常关心的“现实利益”问题，比如：引力波的发现能不能用于“引力波通信”？我们还不知道其中的答案，根据“广义测不准原理”的一个延伸，一项科学的发现会导致多项未知的课题，因此，基础性的科学探索并不需要回答人们迫切关心的现实应用问题。

  （邓如山2017-10-10邮箱：deepmind_123@163.）

  （2017NobelPrizeinphysicswillOpenthepreludetothestageInthefieldofgravitationalwavesawards）



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