毫無懸念的諾獎

李淼

物理學(xué)家們真的沒有想到，驗證愛因斯坦偉大的預(yù)言居然來自兩個黑洞的合并。但今年的諾貝爾物理學(xué)獎會發(fā)給在前年和今年作出了世紀(jì)性發(fā)現(xiàn)的LIGO創(chuàng)始人和領(lǐng)導(dǎo)人，恐怕是連外行都能猜到的。

我看上去永遠(yuǎn)得不到諾貝爾物理學(xué)獎了，盡管我也許還能活不少年，也許能夠活到今年諾獎獲得者的平均年紀(jì)，接近80歲。這倒不是謙虛，這輩子，我做的理論研究，最有可能獲得獎的是關(guān)于暗能量的工作，也就是全息暗能量模型?？墒牵@個模型是否正確，需要天文觀測來證實或證偽，而天文觀測進(jìn)展實在太緩慢啦。

然而我是個諾貝爾物理學(xué)獎“預(yù)言大師”，過去幾年都預(yù)言中了諾貝爾物理學(xué)獎獲得者。今年例外，我懶得去預(yù)言。因為外行都知道誰會得獎。今年的這個獎沒有任何懸念，一定會發(fā)給LIGO（激光干涉引力波天文臺）的幾個創(chuàng)始人和領(lǐng)導(dǎo)人，因為他們在前年和今年作出了世紀(jì)性發(fā)現(xiàn)，終于探測到了愛因斯坦一百年前預(yù)言的引力波。

引力波是什么？估計很多人在去年春節(jié)期間已經(jīng)了解了。去年春節(jié)，LIGO公布了他們的第一個引力波探測事件。這個事件是他們在2015年9月14號探測到的，他們的兩個探測儀器，分別位于美國路易斯安那州和華盛頓州，幾乎同時被來自13億光年外的兩個黑洞合并事件影響了。這種影響實在微乎其微，長約四公里的激光真空臂被來自13億光年外的引力波改變了原子核尺寸的千分之一，這是什么概念？用米來衡量，是一百億億分之一米。難以想象。

正因為難以想象，這個實驗的難度也是難以想象。LIGO從創(chuàng)始人設(shè)想這個實驗到探測到引力波，經(jīng)歷了大約四十年時間。終于，在2015年秋天開始的時候，他們探測到第一個事件，兩個黑洞的質(zhì)量都接近30個太陽，到了那年的12月，他們又探測到第二個事件，這次的引力波來自于還是大約10億光年之外的黑洞合并，只是黑洞的質(zhì)量略微小了一點。第二個事件探測到了之后，LIGO這個人類史上了不起的儀器休息了一下，也就是說繼續(xù)被科學(xué)家和工程師們升級了一下。到了今年一月份，LIGO探測到了第三個事件，又是黑洞合并。我想，這三次探測足以讓LIGO獲得諾獎了。想不到的是，位于意大利的獨立儀器Virgo也在今年完成升級了，今年8月，LIGO和Virgo同時探測到第四次黑洞合并事件，這次是第三方獨立證實，LIGO的物理學(xué)獎變得毫無懸念。

愛因斯坦在1915年，也就是102年前，建立了他一生最偉大的理論，廣義相對論。這個理論認(rèn)為，所謂萬有引力，不過是時間和空間彎曲的結(jié)果。我們很容易想象一維空間和二維空間彎曲，比如橘子皮，就是一個二維空間，它不是平的，它是歪歪扭扭的，因此數(shù)學(xué)家和物理學(xué)家就說它是彎曲的。我們很難想象宇宙的三維空間彎曲，但數(shù)學(xué)家和物理學(xué)家可以通過數(shù)學(xué)來描寫這種彎曲。那么，時間彎曲是什么？這更難想象。看過《星際穿越》的人都知道，如果你去黑洞邊緣旅行一次再回來，你和你的小伙伴比較起來會顯得更年輕。因為，在黑洞邊緣，時間流逝得很慢很慢。時間在不同地點流逝的速度不一樣，就是時間彎曲。

愛因斯坦說，時間和空間的彎曲，導(dǎo)致萬有引力，而能量則導(dǎo)致時間空間彎曲。他的理論看上去很難理解，但有個驚人的預(yù)言，存在引力波！既然時間空間形狀會變，這些變化也會跟隨時間變化。比方說，我們看到水面的形狀會變化，如果這種形狀變化還會隨著時間變化，就是水波。將水波移植到時空形狀變化，就是引力波了。

導(dǎo)致時空形狀彎曲需要能量。導(dǎo)致形狀彎曲隨時間變化需要能量也變化。物理學(xué)家們真的沒有想到，驗證愛因斯坦偉大的預(yù)言居然來自兩個黑洞的合并。

（抽文）

愛因斯坦說，時間和空間的彎曲，導(dǎo)致萬有引力，而能量則導(dǎo)致時間空間彎曲。他的理論看上去很難理解，但有個驚人的預(yù)言，存在引力波！