據(jù)《連線》網(wǎng)站報(bào)道，“沒(méi)有引力波...沿著X軸正方向傳播的平面引力波因此可能被發(fā)現(xiàn)...引力波不存在...引力波存在么？結(jié)果是存在嚴(yán)格解...”這些話都是阿爾伯特·愛(ài)因斯坦說(shuō)的。有20年他對(duì)引力波的態(tài)度都是模棱兩可，他在1915年創(chuàng)立的廣義相對(duì)論預(yù)測(cè)到了這些時(shí)空構(gòu)造中的波動(dòng)，但他一直不能確定。

雖然這種理論的概念非常簡(jiǎn)潔——認(rèn)為引力是“時(shí)空”中的曲線效應(yīng)——但其數(shù)學(xué)計(jì)算過(guò)程卻非常復(fù)雜。上周這個(gè)疑惑終于解開(kāi)了，先進(jìn)激光干涉引力波天文臺(tái)(LIGO)的科學(xué)家們宣布，他們探測(cè)到了超過(guò)10億光年外劇烈合并的2個(gè)黑洞發(fā)出的引力波。收集這種信號(hào)——被稱為啁啾的時(shí)空中微弱的一陣收縮擴(kuò)張——要求非常精妙的技術(shù)手段。為了確定引力波不僅存在，而且要了解引力波從黑洞發(fā)出跨越宇宙來(lái)到地球后是什么樣的，科學(xué)家們花了100年時(shí)間。

阿肯色大學(xué)理論物理學(xué)家丹尼爾·肯尼菲克(Daniel Kennefick)，在當(dāng)研究生時(shí)就與LIGO聯(lián)合創(chuàng)始人基普·索恩(KipThorne)合作，以證實(shí)廣義相對(duì)論的預(yù)測(cè)。《QUANTA MAGAZINE》就此采訪了肯尼菲克，以下為采訪內(nèi)容的部分摘要：

問(wèn)：2月11日宣布發(fā)現(xiàn)引力波，你激動(dòng)嗎？

答：我不能相信有多激動(dòng)，很偉大，因?yàn)闅v史上這個(gè)領(lǐng)域很受爭(zhēng)議，但這是無(wú)可置疑的探測(cè)。他們不是像很多人預(yù)測(cè)的那樣從噪音中挖掘信號(hào)，而是靠眼睛在數(shù)據(jù)中真正看到。從理論物理學(xué)家的觀點(diǎn)看，令人激動(dòng)的是這些理論預(yù)測(cè)如此接近事實(shí)。

問(wèn)：你如何看待引力波研究的歷史，是什么導(dǎo)致此刻的成功？

答：無(wú)疑其中一大特征是存在爭(zhēng)議——一系列的爭(zhēng)議。科學(xué)家爭(zhēng)論引力波是否存在，是否攜帶能量，是否以我們希望探測(cè)到的方式存在，你測(cè)量到什么或只是自?shī)首詷?lè)？首次提到引力波的是愛(ài)因斯坦，但他自己也說(shuō)不存在。引力波是非常大膽、勇敢的概念，100年前就開(kāi)始進(jìn)入人們的頭腦中，然而一直被認(rèn)為虛無(wú)縹緲。總是在解答了一個(gè)問(wèn)題后，又出現(xiàn)一個(gè)新的問(wèn)題。

問(wèn)：1936年愛(ài)因斯坦又改變了想法，認(rèn)為引力波不存在，為什么會(huì)這樣？

答：愛(ài)因斯坦和他的助手納森·羅森(NathanRosen)著手尋找精確的(而不是近似的)引力波答案，但他們發(fā)現(xiàn)了問(wèn)題。無(wú)論他們?nèi)绾闻⒆鴺?biāo)系，他們總是發(fā)現(xiàn)時(shí)空中某個(gè)地方存在“奇點(diǎn)”，意味著無(wú)法在這個(gè)地方分配一個(gè)數(shù)字表示波有多大。現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)真相是，這個(gè)奇點(diǎn)只是坐標(biāo)奇點(diǎn)，不是引力波的問(wèn)題。

拿北極點(diǎn)舉例。如果我問(wèn)你北極點(diǎn)的經(jīng)度是多少，你會(huì)說(shuō)“所有經(jīng)度線都經(jīng)過(guò)了北極點(diǎn)”。我們的單位制在那就不能用了，但這不代表北極點(diǎn)不存在，也不代表你不能達(dá)到北極點(diǎn)。在物理學(xué)上北極點(diǎn)是存在的，因此愛(ài)因斯坦和羅森困惑了。他們認(rèn)為，既然那里有個(gè)奇點(diǎn)，就證明引力波不存在了。因此他們寫(xiě)了論文給《PhysicalReview》，審稿人寫(xiě)了10頁(yè)的報(bào)告指出可能有錯(cuò)誤，并退回了稿件。愛(ài)因斯坦對(duì)此非常生氣，就收回了論文。

問(wèn)：一些人開(kāi)始證明，即使引力波存在，也不可能感覺(jué)到。

答：1955年納森·羅森試圖證明引力波不帶能量，因此只是形式上的數(shù)學(xué)構(gòu)造而沒(méi)有真正的物理意義。思考這個(gè)問(wèn)題的好方法是，如果我在海洋上，遇到大海浪，我可能意識(shí)不到，因?yàn)槲視?huì)隨波逐流，起起伏伏，因此周?chē)囊磺幸彩侨绱恕Ｈ绻Σㄒ蚕翊蠛＠艘粯樱欠駮?huì)真的與我們互動(dòng)，或者我們只是隨著引力波起伏？在上世紀(jì)50年代這存在很大爭(zhēng)議。

問(wèn)：最后問(wèn)題是如何解決的？

答：1957年羅森在北卡羅來(lái)納州查珀?duì)栂柕囊淮螘?huì)議上提出自己的論據(jù)，幸運(yùn)的是菲利克斯·皮拉尼(FelixPirani)也參加了那次會(huì)議。他決定看看廣義相對(duì)論如何起作用，使用非常實(shí)用的方法解決了坐標(biāo)系的問(wèn)題，他展示了波在經(jīng)過(guò)時(shí)可以來(lái)回移動(dòng)粒子。理查德·費(fèi)曼(RichardFeynman)聽(tīng)了皮拉尼的談話后，表示：“既然我們知道粒子會(huì)移動(dòng)，我們要做的是想象一根鐵棒，在鐵棒上我們放一些珠子，當(dāng)波經(jīng)過(guò)時(shí)，珠子會(huì)來(lái)回移動(dòng)，但鐵棒將保持僵硬，因?yàn)殍F棒的電磁力會(huì)努力使原子和電子保持原位，因此珠子會(huì)拉鐵棒，摩擦產(chǎn)生能量，能量必然來(lái)自引力波。我的結(jié)論是這種波有能量”。

這就是著名的“粘珠”思想實(shí)驗(yàn)，讓很多人相信羅森提出的懷疑沒(méi)有任何理由。然后喬·韋伯(Joe Weber)等人開(kāi)始努力探測(cè)引力波。

問(wèn)：但人們依然不知道是否存在可以探測(cè)到的足夠強(qiáng)大的引力波天體物理源，對(duì)嗎？

答：對(duì)，愛(ài)因斯坦寫(xiě)到，任何人都不大可能發(fā)現(xiàn)行為受到引力波可測(cè)量影響的系統(tǒng)，他指出，來(lái)自典型的雙子星系統(tǒng)的波幾乎不攜帶能量，我們從未注意到這個(gè)系統(tǒng)已經(jīng)改變。我們能看到來(lái)自黑洞的引力波，原因是它們之間的距離比雙星更近。這些黑洞很微型，所以可以靠得足夠近并相互圍繞著非常非常快速地運(yùn)動(dòng)。由于愛(ài)因斯坦不相信黑洞的存在，因此他就無(wú)法知道能以這種你能看到引力波的方式運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)。

問(wèn)：卡爾·施瓦茲柴爾德(KarlSchwarzschild)在1916年發(fā)現(xiàn)了愛(ài)因斯坦方程的黑洞答案，同年愛(ài)因斯坦預(yù)測(cè)到引力波。為什么后來(lái)愛(ài)因斯坦卻又不相信有黑洞？

答：黑洞本身存在很大爭(zhēng)議，有著復(fù)雜的歷史，LIGO的探測(cè)是首次真正完整證明了黑洞的存在。1916年愛(ài)因斯坦認(rèn)為施瓦茲柴爾德只是發(fā)現(xiàn)了簡(jiǎn)化的物理學(xué)：如同有人將地球看作一個(gè)質(zhì)量點(diǎn)(質(zhì)量壓縮至一個(gè)點(diǎn))以簡(jiǎn)化研究，他們認(rèn)為“施瓦茲柴爾德答案”——我們現(xiàn)在稱為黑洞——為了方便研究將太陽(yáng)作為一個(gè)質(zhì)量點(diǎn)處理。他們認(rèn)為這并非真實(shí)的事情。到1930年代，人們開(kāi)始逐漸知道，“不完全清楚這個(gè)理論阻礙了人們”。如羅伯特·奧本海默等人開(kāi)始證明，恒星可能自己坍塌變成像“施瓦茲柴爾德答案”的東西。1960年代約翰·惠勒(JohnWheeler)的團(tuán)隊(duì)，基普·索恩是他的學(xué)生之一，從事了這種工作，他們和其他人發(fā)展起來(lái)黑洞理論。