2017年的诺贝尔物理学奖是近些年的诺奖里最没有悬念的一次,上到专家下到普通的吃瓜群众,都知道今年的诺贝尔物理学奖一定是该他们。否则的话,大家不会觉得他们的工作不够优秀,只会觉得诺组委不够专业。

这就好像如果爱因斯坦没有得诺贝尔物理学奖,你觉得大家会怎么想?大家会觉得是爱因斯坦的能力不够么?开什么玩笑,爱因斯坦这种在物理学史上只有牛顿可以与他相提并论的人,有人会怀疑他的能力?

爱因斯坦的诺奖

你还别说,当年的诺组委还真就遇到了这种问题。爱因斯坦获得诺贝尔奖的时间是1921年,1921年是什么概念?爱因斯坦提出狭义相对论是1905年,提出广义相对论是1915年,1921年已经广义相对论提出的六年后了,而爱丁顿通过日食实验验证广义相对论,从而让爱因斯坦在全世界爆红的时间也不过是1919年。

也就是说,这时候的爱因斯坦不仅是学术界是当红炸子鸡,在全世界人民的心里也是颠覆牛顿的超级偶像,但是他就是没有得诺贝尔奖。

这时诺组委心里也着急啊,再不找个理由给爱因斯坦搬个奖过去,世界人民都要看我们的笑话了。但是偏偏爱因斯坦的相对论是如此的劲爆,理论虽然天衣无缝,但是都还没有经过实验的验证,要是现在把诺奖颁给相对论,万一后面相对论被证明是错误的,那岂不是啪啪啪打脸?即便1919年爱丁顿宣称通过日食实验验证了广义相对论的预言,但是一次实验数据怎么能算数?万一是爱丁顿的测量有误差呢(还别说,爱丁顿的实验就是有问题,不过爱丁顿把那些问题数据平均之后,刚好正负抵消了)?万一这只是个例,相对论在其他的地方是错的呢?相对论颠覆的是整个经典物理大厦,这可不是一般的修修补补。

诺组委就这样陷入了两难的境地,好在后来有个聪明人给他出了个主意:爱因斯坦这么牛,而且在全世界都公认了,不颁奖是不行的。既然相对论太过劲爆,那我们不颁给相对论,颁给爱因斯坦其他的贡献不就行了么?比如光电效应,这是铁打的已经经过实验验证了的,错不了。

于是爱因斯坦就因为光电效应获得了诺贝尔奖。

引力波

2016年2月11日,LIGO探测器首次探测到了来自两个黑洞合并发出来的引力波,然后他们就理所当然的抱走了2017年的诺贝尔物理学奖(因为2016年的诺奖提名时间在1月份就截至了)。

如果你觉得这个发现好像也还好的话,那可能是你还没有意识到引力波的发现意味着什么。去年媒体对引力波的事情炒的很热,但是他们的标题更多的是在打“引力波补齐了广义相对论最后一块拼图”这牌子,让人感觉这个引力波的发现只是让广义相对论完整了,让人们又一次验证了广义相对论,再一次说明了爱因斯坦的伟大。

但是感觉很多人都没有说到引力波的重点去,不过大众媒体大多文科出身,对物理引力波的事情了解不多也是可以理解的。引力波明显比广义相对论的其他几个预言更加重要,这就像麦克斯韦根据麦克斯韦方程组预言了电磁波的存在一样,想想后来电磁波给人们的生活带来了多大的改变。

想想我们人类是怎么观察宇宙的?

最开始是通过光看宇宙,但是光能看到的东西非常有限。后来有了电磁波,人们开始用其他频率的电磁波观测宇宙,但是电磁波在强引力的场的地方基本没戏,什么大爆炸啊,黑洞啊,超新星爆发啊,这些强引力场周围基本上都能把电磁波给吸收掉,加上电磁波一路传播的过程中各种衰减,所以我们通过电磁波基本看看不到这些东西,也正是因为如此,我们对黑洞这些强引力东西的认知少得可怜。

但是引力波不一样,引力波对强引力场完全免疫,而且在传播的过程中是无损的。也就是说引力波在产生的时候是啥样,到了地球还是啥样,这就像是在听无损的高保真音乐。2016年2月,人类第一次接收到的引力波信号就是来自两个黑洞合并的,以后引力波也必将继续给我们带来更多来自黑洞、大爆炸、超新星、中子星的无损CD,这想想就很激动。

如此强引力场的地方又刚好是广义相对论和量子力学交汇的地方,我似乎已经看到了引力波带着相对论和量子力学关键信息朝我们飞来,这里或许将诞生下一个黑体辐射或者迈克尔逊-莫雷实验(流口水中(¯﹃¯))。

这篇文章的主人公基普·索恩就是LIGO的联合创始人,他说服了加载理工学院支持引力波的探测,后来还把美国国家科学基金会拉进来了,他搭建了引力波探测的理论框架,让大家相信探测引力波可以被探测到,最后因为引力波探测获得了诺贝尔奖。他是引力波项目公认的“代言人”。

星际穿越

2014年,一部叫《星际穿越》的超硬核的科幻电影在全球上映了,这部电影的导演是我们熟悉的诺兰,它成功的让全球的吃瓜群众开始正儿八经的讨论起黑洞、虫洞、高维空间、引力、相对论起来了。

这部电影能引起人们这么大的关注,主要是因为在这个软科幻满天飞的时代,《星际穿越》居然能做到如此超硬核,而且是非常科学的给你描述黑洞、引力、相对论、超空间。

不知道从什么时候开始,我们的科幻电影里科学的部分越来越少,幻想的部分越来越多,没办法解决科学的问题就来给你谈人生谈哲学谈爱无限。相对论允许虫洞的出现,一堆人就让主人公穿越虫洞回到过去乱搞一气;科学家说茫茫宇宙应该有外星人,导演就让外星人和地球人打架,最后关键时刻地球人还能打赢(不是我说,有能力发现地球的外星文明,在他们眼里捏死地球还不跟捏死蚂蚁一样啊,还打什么打);斯皮尔伯格这样的大导演直接让地球人和外星人交流联络感情起来了,开始不觉得什么,后来看了刘慈欣在《三体》里的分析之后,在宇宙这么大的尺度上,黑暗森林的法则比斯皮尔伯格这样描述的靠谱千百倍。

《星际穿越》是一部截然不同的电影。它严格按照现有已知的科学理论来,即便有些现在科学无法做出准确回答,他们的猜测也是基于目前的科学可能的猜测(比如黑洞里面的事情)。

他们第一次黑洞如此近距离的搬到大荧幕上,还刷新了我们对黑洞的认知。我们以前一直以为黑洞就是一个黑乎乎的大黑框,但是《星际穿越》的团队用几千台计算机,严格按照黑洞的理论真实的模拟了黑洞样子。在计算机的威逼之下,黑洞变成了现在这个样子。他们的团队甚至根据这个发表了几篇黑洞可视化的科学论文。

放在以前,打死我都不会相信一个电影团队会去做这些事情,但是《星际穿越》做到了,为什么?因为他们有一位巨牛逼,而且非常热衷于科普的科学指导,还是我们这篇文章的主人公,2017年诺贝尔物理学奖的获得者基普·索恩。

基普·索恩是相对论专家中的权威,他的老师是大名鼎鼎的惠勒(就是那个给黑洞取名的那位)。索恩不仅不仅热衷于理论物理,他对科普也非常的上心,所以,在他正式从加州理工学院退休之后,就真的和好莱坞合作来拍科幻电影。索恩拍科幻电影纯碎的为了科普,从这个效果来看,这次科普的效果非常的好。

《黑洞与时间弯曲》

谈到物理学的科普,我们总会想到霍金,他的《时间简史》创造了科普书籍上一个史无前例的记录,这个记录前无古人,只怕在很长一段时间内也将后无来者。

霍金有他的特殊情况在,一方面他是研究相对论黑洞领域的顶级专家,另一方面他得了罕见的卢伽雷病,全身瘫痪,不能说话,只有三根手指头可以活动,医院判定得了这种病的人在活不过两年,但是霍金却倔强的活了76岁,直到2018年才去世。霍金得病之后没有意志消沉,反而继续在学术上做出重要贡献。他担任卢卡斯教授的职位长达30年,这是牛顿曾经担任过的职位。

这一切都让霍金极具新闻性。经过媒体出版商的一些包装,立马就让霍金和《时间简史》极具爆炸性,有这样的前提,《时间简史》能够全世界畅销也就不足为奇了。

其实,但从书本身来看,《时间简史》并不简,很多人把这书买回去看得云里雾里的。

作为霍金的好基友,一样热衷于科普的基普·索恩当然也不会放过写书这个科普的绝佳途径。《黑洞与时间弯曲》就是索恩写的关于黑洞的科普书籍,坦白的说,这本书比我见过的任何一本市面上讲黑洞的书都要好,而且他的语言是真的通俗易懂。

作为顶级黑洞专家写的关于黑洞的科普书籍,你完全不用担心书里内容的权威性,不用担心被误导了。更加难能可贵的是,索恩在《黑洞与时间弯曲》不止介绍了黑洞的理论,他还介绍了在黑洞理论发展史上不同人在不同时代的观点,你顺着他的思路可以清楚的知道黑洞理论这一条路下来是怎么发展过来的,中间经过什么样的争论,可以看到科学家们也是一步步字试错的过程中发现正确的理论的。这样比一开始就把最终的结论抛给你要受用得多,各个物理学家在他的书里也非常有个性,科学是理性的,但是科学家是人性的。

对黑洞感兴趣的,基普·索恩的这本《黑洞与时间弯曲》,强烈推荐。

这篇文件就算是对基普·索恩这位相对论大师的一个简单介绍吧,既然人家那么热衷于科普,又是该领域顶级的专家,我等吃瓜群众多多了解一下也好。你们多去他的Twitter上催一催,没准人家也跟霍金一样来微博开个账号了呢~

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