浪漫外衣下的星辰大海

邱苑婷 周建平

一次成功的合謀

公眾對(duì)宇宙的熱情總集中爆發(fā)在某些時(shí)間段，比如2018年3月14日，2018年2月6日，2017年10月16日，2017年9月15日。哪怕對(duì)宇宙天文毫無(wú)所知的人，在這幾個(gè)日子里，他的朋友圈也很可能出現(xiàn)這些標(biāo)題：“霍金去世，一個(gè)時(shí)代落幕了”“特斯拉跑車被送上火星軌道！”“LIGO宣布探測(cè)到來(lái)自雙中子星合并的引力波事件”“中國(guó)‘天眼之父南仁東逝世”……

伴有吸積盤的黑洞模擬圖。吸積盤（accre“on dlsk）是一種由彌散物質(zhì)組成的、圍繞中心體轉(zhuǎn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)，它是包圍黑洞或中子星的氣體盤

在一潮又一潮的社交網(wǎng)絡(luò)集體悼念中，我們所處的時(shí)代顯得十分“脆弱”——倏然一個(gè)時(shí)代落幕，倏然新紀(jì)元又開啟，開開合合有如蚌殼。不知何時(shí)始，談?wù)撔强?、宇宙成了浪漫的代名詞與新時(shí)尚——盡管科學(xué)界內(nèi)能發(fā)酵成公共議題、甚至被推上熱搜榜的事件九牛一毛，畢竟專業(yè)壁壘不由分說(shuō)?？?月14日，我所有的微信群、朋友圈都在談?wù)摶艚?，談?wù)撟约号c霍金的故事，談自己何時(shí)讀過《時(shí)間簡(jiǎn)史》，或者，哪怕那關(guān)聯(lián)微弱到只是在美劇《生活大爆炸》里看過他的客串。

慢著?；艚鸪霈F(xiàn)在了美劇里?；艚鸬摹稌r(shí)間簡(jiǎn)史》無(wú)人不曉。為什么是霍金？偏偏是霍金，成為了繼愛因斯坦之后知名度最高的科學(xué)家——人們總?cè)菀谆煜扰c成就，于是他在許多人眼里也成為了“繼愛因斯坦之后最偉大的科學(xué)家”——在這樣熱鬧的街談巷議氣氛中，很難不對(duì)巨星隕落感到某種切實(shí)的遺憾。

霍金當(dāng)然是偉大的，他證明了奇點(diǎn)定理（與數(shù)學(xué)家彭羅斯合作），發(fā)現(xiàn)了黑洞視界面積不減定理，提出了“霍金輻射”……但有多少人明白這些晦澀的科學(xué)名詞，清楚其發(fā)現(xiàn)在科學(xué)界中的坐標(biāo)系？霍金在大眾場(chǎng)域的聞名，本身就是一例絕佳的科學(xué)公眾傳播案例，往往，倚靠的不僅是科學(xué)本身的魅力，甚至不是暢銷的科普書籍，而是那些附著在人物上的副產(chǎn)品與現(xiàn)代傳媒的“合謀”——身殘志堅(jiān)的故事，八卦逸聞，對(duì)大眾傳媒產(chǎn)品的主動(dòng)參與，以及對(duì)科研行為及其結(jié)果的浪漫美化。

科學(xué)與公眾傳播成功的合謀，會(huì)為實(shí)驗(yàn)室里的科研贏得更多的公眾理解與支持。這太重要了——它直接或間接關(guān)涉著一個(gè)重大問題：搞科研，錢從哪來(lái)？

宇宙的樂章背后

2017年10月16日，在整個(gè)天文圈為L(zhǎng)IGO（激光干涉引力波天文臺(tái)）成功探測(cè)到雙中子星合并引力波而歡呼時(shí)，一切成功和榮譽(yù)都顯得自然而然。項(xiàng)目組成員涕泣，圈外人卻難知其心酸：LIGO曾經(jīng)為了申請(qǐng)建設(shè)引力波探測(cè)器的巨額經(jīng)費(fèi)，花了兩三年時(shí)間說(shuō)服國(guó)會(huì)議員。

引力波存在嗎？那時(shí)候沒人能肯定，連愛因斯坦生前也表示存疑。在廣義相對(duì)論基礎(chǔ)上，1968年約翰·惠勒最早提出了“黑洞”的概念，用它來(lái)形容恒星最終死亡狀態(tài)之一種，即“完全坍縮的引力”（另兩種形態(tài)為白矮星和中子星）。雖然僅是一種數(shù)學(xué)模型上的推測(cè)，但在黑洞概念的基礎(chǔ)上，包括霍金在內(nèi)的科學(xué)家紛紛投身黑洞研究，豐富關(guān)于黑洞的猜想，并試圖尋求實(shí)際的驗(yàn)證觀測(cè)方法。

大概1968或1969年，用激光干涉探測(cè)引力波的想法在麻省理工學(xué)院教師雷納·韋斯的廣義相對(duì)論課堂上產(chǎn)生了。類似黑洞碰撞、中子星或脈沖星碰撞、恒星爆炸之類的“天文災(zāi)害”，會(huì)引起時(shí)空波動(dòng)，好比將石子扔入水中會(huì)在湖面蕩起漣漪。而探測(cè)器要做的，就是捕捉這些從幾十億光年前傳來(lái)的微小漣漪。

珍娜·萊文在《引力波》中用音樂作比，形容得更為美妙：“天文災(zāi)害就相當(dāng)于鼓槌，時(shí)空就是三維皮鼓的鼓皮，實(shí)驗(yàn)設(shè)備的作用就是在皮鼓將無(wú)聲樂譜變成樂曲的時(shí)候記錄下皮鼓在形狀上發(fā)生的變化?！币坏┨綔y(cè)到，這幾乎就等同于人類與自然基本法則直接對(duì)話，也將通過驗(yàn)證廣義相對(duì)論、黑洞等基于數(shù)學(xué)模型的天文猜想，更好地理解宇宙從何而來(lái)、人類從何而來(lái)的大問題。

然而困難是，引力波探測(cè)的信息源是“足夠繞地球1000億圈的距離”，信號(hào)的“變化幅度卻小于人類一根頭發(fā)的直徑”，“測(cè)量時(shí)間不到一秒鐘，且不知道這種微小的變化何時(shí)會(huì)發(fā)生，下個(gè)月、明年還是30年以后？”天文學(xué)家托尼·泰森在1991年美國(guó)眾議院召開的科學(xué)、空間與技術(shù)委員會(huì)聽證會(huì)上這樣謹(jǐn)慎地表達(dá)了自己的意見。

這一年，距離雷納最早做出引力波探測(cè)器原型機(jī)已過去22年，距離雷納與加州理工學(xué)院的基普·索恩和羅納德·德雷弗合作、向美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)提交LIGO項(xiàng)目藍(lán)皮書也過去了8年。因?yàn)榈貌坏铰槭±砉W(xué)院的經(jīng)費(fèi)支持，雷納與他簡(jiǎn)陋的原型機(jī)共度了10年;后來(lái)，三巨頭的合作又摩擦頻出，直到1989年羅克斯·沃格特被委任為L(zhǎng)IGO項(xiàng)目組負(fù)責(zé)人，LIGO的建設(shè)才正式走上正軌。一份長(zhǎng)達(dá)229頁(yè)的建設(shè)報(bào)告，1億9000萬(wàn)美元的預(yù)算申請(qǐng)，從贏得美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)的支持，到游說(shuō)美國(guó)國(guó)會(huì)議員，這是一場(chǎng)長(zhǎng)達(dá)兩三年的資金拉鋸戰(zhàn)。

1991年的美國(guó)眾議院聽證會(huì)是爭(zhēng)取國(guó)會(huì)支持的重要一步，但由于托尼·泰森謹(jǐn)慎甚至稱得上嚴(yán)厲的陳詞，結(jié)果不太樂觀。聽證會(huì)后，甚至有人發(fā)起了“反LIGO運(yùn)動(dòng)”，斥責(zé)這個(gè)耗資兩億美元的項(xiàng)目將造成公共資源的極大浪費(fèi)。獲得公眾的理解顯然不易，哪怕在列文斯頓和漢福德的兩個(gè)LIGO觀測(cè)臺(tái)建成很多年以后，還是有人指著兩根各自長(zhǎng)達(dá)4000米、相互垂直成L形的真空管道說(shuō)，這是美國(guó)政府為了時(shí)空旅行建設(shè)的機(jī)器，一根管道通向過去，一根管道通往未來(lái)。

的確，公共資源是有限的，搶奪公眾注意力，某種程度上就是在爭(zhēng)取潛在的經(jīng)費(fèi)投入與政治通貨。要推動(dòng)一場(chǎng)無(wú)人能預(yù)測(cè)產(chǎn)出的科學(xué)冒險(xiǎn)，科學(xué)家們不得不從實(shí)驗(yàn)室走出來(lái)，成為科學(xué)的說(shuō)客：雷納、基普、羅納德奔波于各大高校與研究機(jī)構(gòu)發(fā)表演講，沃格特的任務(wù)則是設(shè)法引起州議員的興趣和支持，同時(shí)物色天文臺(tái)的選址。

“沃格特在那20分鐘里使出渾身解數(shù)，讓路易斯安那州的這位參議員對(duì)宇宙學(xué)產(chǎn)生了興趣。約翰斯頓取消了后面的幾個(gè)約見安排，與沃格特談了兩個(gè)小時(shí)?！劦阶詈?，兩人都席地而坐。沃格特在地板上繪制了宇宙起源時(shí)空?qǐng)D，向約翰斯頓參議員詳細(xì)介紹了大自然饋贈(zèng)給人類的那些微妙而美好的禮物。他們最終達(dá)成了協(xié)議，選定了地址，還談妥了項(xiàng)目資金?！保ㄕ淠取とR文《引力波》）

沃格特后來(lái)對(duì)這兩年申請(qǐng)經(jīng)費(fèi)的形容是，“不亞于打了一場(chǎng)艱苦的戰(zhàn)役。”

浪漫與枯燥

無(wú)論是出于科普還是僅僅為了描述科學(xué)家所從事的研究，為了打動(dòng)人心，也為了降低公眾理解科學(xué)的門檻，講述者通常很難跳出浪漫化的修辭方式，正如珍娜·萊文將引力波比喻成時(shí)空的撥弦?；艚鹨驳玫竭^類似的指導(dǎo)，不少人都知道他寫《時(shí)間簡(jiǎn)史》時(shí)編輯對(duì)他的叮嚀：“你每多寫一個(gè)公式，就要失去一半讀者。”幾經(jīng)修改，一本談?wù)撚钪嫫鹪础⒑诙?、廣義相對(duì)論、量子力學(xué)等等的科普書，僅出現(xiàn)了愛因斯坦著名的E=mc2方程式。

用浪漫換取資源，這是在科學(xué)與公眾之間搭建橋梁的一種策略。對(duì)大多數(shù)人來(lái)說(shuō)，對(duì)宇宙星空的最初向往來(lái)自瑰麗斑斕的星系圖——但事實(shí)上，真正的宇宙圖景或許要比經(jīng)過色彩渲染的圖片黯淡得多。加上科幻小說(shuō)及電影的助推，公眾對(duì)宇宙天文的浪漫迷思，由單純的視覺吸引演變成故事背景，前幾年大熱的《星際穿越》《火星救援》莫不如此。

但在一次對(duì)天文學(xué)家的采訪過后，我突然意識(shí)到，對(duì)外太空，公眾與科學(xué)家的認(rèn)知完全不同——好比說(shuō)，移民火星對(duì)普通民眾來(lái)說(shuō)充其量只是科幻故事，但對(duì)日夜研究火星的科學(xué)工作者來(lái)說(shuō)，這完全是可分步論證、實(shí)現(xiàn)的潛在現(xiàn)實(shí)——而對(duì)埃隆·馬斯克而言，這已經(jīng)成為其“火星殖民”商業(yè)計(jì)劃的一部分了。但在馬斯克將特斯拉送上火星軌道之前，或許，直到第一次火星旅行實(shí)現(xiàn)之前，大多數(shù)人都還只把它當(dāng)成一個(gè)異想天開的科幻想象。

原因想來(lái)不難理解：當(dāng)普通人仍把宇宙當(dāng)浪漫故事的場(chǎng)所，科研工作者正日復(fù)一日地與枯燥相處，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、收集數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)、分析解讀……也是在這日復(fù)一日的枯燥中，他們?cè)噲D觸摸表象世界背后的規(guī)律，或者接近某種真實(shí)。許多時(shí)候，他們不過是在原地打轉(zhuǎn)，或在智識(shí)的迷宮中穿梭，失敗、沮喪、絕望、重頭再來(lái)——所有這些，比偶然一次的成功要平常得多。

但這些日常卻因其無(wú)趣，少為人所知。在科普文章里，探測(cè)到雙中子星合并引力波那近一分鐘的“鳥鳴”音頻被精心截取，配上形象的波段及背景解釋，讓有興趣的讀者能在幾分鐘內(nèi)迅速理解LIGO的發(fā)現(xiàn);但在漢福德和列文斯頓的LIGO控制室里，是24小時(shí)的值班表、每8小時(shí)一換的輪班，是掛在墻上的六七塊隨時(shí)監(jiān)測(cè)探測(cè)器狀態(tài)的數(shù)據(jù)屏幕，是值班時(shí)二十多名科研人員圍在一起像醫(yī)生會(huì)診般討論數(shù)據(jù)的日常，是雷納沿著4000米的管道外散步巡檢時(shí)撿到的老鼠等各種動(dòng)物尸體。

從1969年左右雷納設(shè)計(jì)出原型機(jī)，到2000年前后第一代LIGO探測(cè)器建成，再到2015年9月14日LIGO首次直接探測(cè)到引力波，漫長(zhǎng)的年歲里，他們一無(wú)所獲卻依舊等待，許多科研工作者前赴后繼、各司其職，沒有誰(shuí)是唯一的英雄。也有因錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)宣告自己探測(cè)到引力波的科學(xué)家，一時(shí)引起轟動(dòng)，但無(wú)人能重復(fù)其實(shí)驗(yàn)，最后淪為一個(gè)徹底的悲劇——這位名叫約瑟夫·韋伯的科學(xué)家堅(jiān)持自己是正確的，終其后半生自出經(jīng)費(fèi)維持著在馬里蘭大學(xué)的引力波觀測(cè)站，直到81歲，他在觀測(cè)站門前滑倒，兩天后才被人發(fā)現(xiàn)。

伴有吸積盤的黑洞模擬圖。吸積盤（accre“on dlsk）是一種由彌散物質(zhì)組成的、圍繞中心體轉(zhuǎn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)，它是包圍黑洞或中子星的氣體盤

如霍金這般走得轟轟烈烈的科學(xué)家，畢竟是少數(shù)。但對(duì)科學(xué)的探索不會(huì)因某一個(gè)人的離開而停滯，“無(wú)論誰(shuí)離開了，都有人及時(shí)補(bǔ)上，攀上頂峰的使命沒有受到任何影響。”

造物主何為

說(shuō)到底，人類為什么要思考黑洞、引力波、暗物質(zhì)、宇宙的起源與終點(diǎn)，所有這些永遠(yuǎn)無(wú)法抵達(dá)甚至無(wú)法被目光觸及的存在？

包括霍金在內(nèi)，所有與科學(xué)相關(guān)的寫作者——科學(xué)家、科普或科幻作者——無(wú)論他們從什么領(lǐng)域著手，最終都指向了哲學(xué)問題。在每個(gè)時(shí)代，人類理解和觀看世界的方式都與所處時(shí)代的主流科學(xué)理論密切相關(guān)：托勒密的“地心說(shuō)”時(shí)期，人們以為地球是宇宙的中心，直到哥白尼提出“日心說(shuō)”一百年后逐漸為人接受;牛頓發(fā)現(xiàn)了三大定律，隨之而來(lái)的下一個(gè)問題便是——整個(gè)世界遵循著這樣精妙而簡(jiǎn)潔的公式運(yùn)動(dòng)，那么是誰(shuí)制定了最初的規(guī)則？牛頓終其一生是堅(jiān)定的有神論者，于是三大定律成了神的明證;人們以為宇宙是平坦、無(wú)限且永恒的，直到愛因斯坦革命性地提出廣義相對(duì)論，解答了引力之源——“（引力）只不過是時(shí)空不平坦的這一事實(shí)的結(jié)果，……在時(shí)空中的質(zhì)量和能量的分布使它彎曲或‘翹曲。”于是人們開始把時(shí)空想象成一張巨大的可變形的紙張，物質(zhì)周圍的時(shí)空凹陷下去;再之后，黑洞、奇點(diǎn)的概念陸續(xù)提出，宇宙起源于大爆炸的猜想得到主流支持，宇宙由永恒變成有限。

在《時(shí)間簡(jiǎn)史》里，霍金用了整整前兩章的筆墨，梳理人類宇宙觀的演變?？茖W(xué)是客觀的嗎？縱觀人類歷史，在提供解釋世界的方式的意義上，神學(xué)和科學(xué)同樣地被利用?；艚鹨舱f(shuō)“不存在與圖像或理論無(wú)關(guān)的實(shí)在性概念”?？茖W(xué)哲學(xué)——一門對(duì)科學(xué)自身進(jìn)行哲學(xué)審視的學(xué)科，也因此顯出價(jià)值。

等到更遠(yuǎn)的將來(lái)，我們還將如何理解時(shí)空？在巨大的未知面前，不同的思考者就此踏上殊途。對(duì)有神論者，神學(xué)往往登場(chǎng)于理性窮盡時(shí);對(duì)無(wú)神論者，他們只能暫時(shí)告敗，承認(rèn)人類自身的有限。

霍金屬于后者。盡管暫時(shí)告敗，他們的內(nèi)心卻依舊燃燒著對(duì)人類理性的信任之火，生生不息。哪怕在時(shí)間的盡頭，“膨脹的宇宙將陷入沉寂，所有的黑洞也將化為烏有”（珍娜·萊文），此時(shí)此刻，人類仍在蹣跚又執(zhí)著地試圖靠近真理。這大概正是文藝復(fù)興時(shí)期的人文主義精神，是莎士比亞借《哈姆雷特》發(fā)出的那句贊嘆：

“What a piece of work is man！ How noble in reason！ （人類是一件多么了不得的杰作！多么高貴的理性！）”