诺奖得主基普·索恩：诺兰曾后悔电影删掉了引力波

来源：第一财经

　　时隔数年，诺贝尔物理学奖获得者基普·索恩（Kip S． Thorne）再次来到中国。11月4日，在成都科幻馆内，他与《流浪地球》系列导演郭帆、中国科学院高能物理研究所粒子天体物理中心主任张双南进行一场对话，并在现场向第一财经记者谈及他在物理和艺术领域的工作。

　　“人生太短又太有趣，世界上有趣的事情太多。我花了大约50年做一个传统的物理学教授，这对后面的50年而言已经够了。”基普·索恩告诉第一财经记者。

　　在很多方面，基普·索恩都不是一个刻板、严肃的物理学大家。他推动创建的LIGO（激光干涉引力波天文台）于2015年首次探测到两个遥远黑洞碰撞产生引力波，2016年这一消息被公之于众。2017年，基普·索恩因此获得诺贝尔物理学奖。但实际上，早在2014年上映、由他担任科学顾问和执行制片人的电影《星际穿越》就出现了引力波的身影。这部电影的严谨和前瞻至今吸引科学爱好者反复探秘。

　　就在前一天，基普·索恩在腾讯科学WE大会上用他参与创作的画作向公众解释物理规律，谈到LIGO的进展并做出原始引力波将被发现的预测。随后，他向第一记者形容了科学与艺术之间的强烈纽带、他和物理学家斯蒂芬·霍金（Stephen William Hawking）如何运用直觉助力物理研究并透露了电影创作的细节。

　　引力波研究将迎来新转折点

　　基普·索恩决定从事科学研究的一个动力是因为小时候喜欢科幻作品。他喜欢艾萨克·阿西莫夫的小说，包括《基地》系列。对科幻作品的关注渗透在他的物理学研究生涯中。在美剧《生活大爆炸》中，基普·索恩扮演了他自己；好友卡尔·萨根创作《超时空接触》时，基普·索恩提供了自己的建议；他担任了《星际穿越》科学顾问；去年，他还读了中国作家刘慈欣的《三体》，他在现场形容这本书让他“大吃一惊”，并表示这是他读过最好的两本或三本科幻小说之一。

　　基普·索恩最重要的研究成果之一是探测到引力波。引力波是宇宙中两种能穿过宇宙空间到达地球，并携带与波的来源相关信息的波之一，此前科学家只探测到另一种波，即包含了光、X射线等的电磁波。

　　13亿年前，两颗质量分别为36个太阳、29个太阳的黑洞碰撞，合并成一颗新的黑洞，由此形成的引力波穿过星际空间。2015年9月，引力波抵达南极半岛顶端，向上穿越地球，出现在路易斯安那州利文斯顿的引力波探测器的一条线上，700万秒后出现在华盛顿州汉福德的LIGO第二个引力波探测器上。这是人类第一次探测到引力波，证实了1916年爱因斯坦提出广义相对论时对引力波存在的预言。

　　“52年前，当我开始探索我们宇宙的扭曲面（warped side）时，那是种孤独的努力，扭曲被认为是科幻的主题而非科学的主题，而今天已有数千名年轻科学家和工程师在探索引力波的扭曲。在中国，空间引力波探测器就有太极和天琴。”基普·索恩表示。随着研究推进，他预测，到21世纪30年代或50年代，研究宇宙的扭曲面也许会迎来新的转折点，即发现宇宙大爆炸产生的原始引力波，并从中获取关于宇宙诞生和量子引力的信息。

　　“我预计我们会在未来几十年内看到两个特别的波段，其中一种波长非常长，为数亿年乃至十一年，我有充分的理由相信这些引力波在宇宙背景辐射中留下了印记。我们现在能看到的波以及它们的偏振模式带着这些来自宇宙大爆炸的超长引力波的信息，这些印记已经被看到了，但其中一些噪音还没被很好地理解，未来几十年里，这些噪音将被理解和消除。然后，这将是我们第一次对这些原始引力波有确切的了解。”基普·索恩解释，他希望，未来人们看到两个不同频段的引力波与原本预期的有很大不同，这将给予人类一把了解宇宙诞生和量子引力定律的钥匙。

　　在LIGO2015年首次探测到引力波后，基普·索恩透露了一些进展，他表示，LIGO和欧洲VIRGO引力波探测器的合作已经观测到200多个黑洞碰撞，以及几次中子星碰撞、几个黑洞吞噬中子星，科学家正在使用这些数据探索黑洞的规律及宇宙中黑洞的性质和数量，探索宇宙的黑暗面。

　　对于星际旅行，基普·索恩则认为，这不会在我们这一代实现，但第一步先由设备携带相机等前往半人马星座并发回数据是可行的，这会在目前还在上学的学生的有生之年实现。随着埃隆·马斯克（Elon Musk）和Space X回到早期航天那种经历多次失败、从失败中学习的运作方式，人类探索太空的步伐加快了，他对未来的期望比二十世纪五六十年代以来的任何时候更好。

　　科学与艺术的交界

　　作为严谨的物理学家，基普·索恩并不“传统”。他与霍金是多年好友，也喜欢与非物理界的人交往。当记者问及他在艺术方面的新工作时，他列出了多名非物理圈好友的名字，包括奥斯卡奖获得者、作曲家汉斯·季默（Hans Zimmer），奥斯卡最佳特效奖获得者保罗·富兰克林（Paul Franklin）和画家莉亚·哈罗兰（Lia Halloran）。他的新工作包括与保罗·富兰克林完成三四个多媒体音乐会，音乐会融合了宇宙诞生、黑洞等科学上准确的视频，以及与莉亚·哈罗兰合作，用绘画和诗歌描述绘制物理现象的本质。

　　“早在25年前，我就做了一个决定，要在科学和艺术之间做一个转变。” 基普·索恩告诉记者，大约15年前，这种转变开始了，第一个产品是《星际穿越》，接着，他开始制作第二部电影，他与霍金、知名好莱坞编剧琳达·奥布斯特（Linda Obst）一起创作。大约一周前，琳达·奥布斯特去世。基普·索恩告诉记者，第二部电影没有做完，他已经找过三个编剧，这些年好莱坞电影制作的方式发生了很大改变，如果拍不成，他会试着写成小说。

　　“作为一个物理学家，我明白物理定律是用数学语言写成的，大自然通过数学公式的方式控制宇宙，但作为一个物理学家，为了在理解宇宙方面取得快速进展，我必须拥有物理直觉，为了知道什么样的计算是值得做的、什么方向的努力可能通往伟大的发现。对我而言，也对霍金而言，这种直觉是基于精神图像（mental images）。”基普·索恩告诉记者，他创作的很多作品，便是基于他在物理研究中使用的精神图像，在描绘黑洞如何产生引力波时，这种转变非常快，因为他通常不会使用数据语言，而是使用图像语言。

　　在科学和艺术的交界，基普·索恩提出的设想已呈现在电影中，并成为科学家关注的议题。电影《超时空接触》曾刺激基普·索恩思考时间旅行，他和一些好友和学生意识到，如果有虫洞并有非常先进的技术，或许可以把虫洞变成时间机器。《星际穿越》随后探索了可穿越虫洞作为时间机器的可能性。关于时间旅行，霍金则提出时序保护机制的猜想，从物理定律上禁止时间旅行，“为历史学家保护了历史的安全”。

　　“人们会问，我们周围的宇宙是如何运行的，我们也可以问这样的问题，即物理定律对一个非常先进的文明的活动会有什么约束，这就是我们所说的思想实验（thought experiment）。”在对谈中，基普·索恩解释这种思维方式。他认为，这种思想实验十分强大，它有助于集中注意力，以便更好地理解物理定律，让我们对时间和空间在宇宙中的表现有深刻理解。基普·索恩和霍金都意识到，时间机器有可能在建成的那一刻被摧毁。但基普·索恩强调，这是从物理学家身份提出的观点，他对此并不确定，“答案与量子引力定律有关。”

　　基普·索恩还透露了《星际穿越》电影的细节。这部电影的第一个编剧是乔纳森·诺兰（Jonathan Nolan），他创作的剧本是从探测到虫洞的引力波开始的。而克里斯托弗·诺兰（Christopher Nolan）看到之后认为元素太多了，他还想加入其他更多科学元素。最后，电影除了开场之外便删去引力波的内容。电影上映一年后，LIGO宣布探测到引力波，克里斯托弗·诺兰立马打来电话。“我去他家聊了两个小时，他聊到若留下引力波电影能做到的所有事，他很后悔删掉了引力波的内容，但已无法回头，只能期待下一部电影。”基普·索恩说。

　　对谈中，郭帆还问基普·索恩，既然宇宙的底层逻辑是数学，数学是一种算法，如果又有霍金提出的时序保护机制，那么世界真实的概率是多少？埃隆·马斯克此前的论断则是人类生活在真实世界的概率不及十亿分之一。基普·索恩于是聊到多年前参加一个生日派对时与埃隆·马斯克的对话。

　　“埃隆第一次问了我这个问题，当时我没想过这件事。经过一番思考我认为，确实能看到被模拟而成的可能，埃隆认为或许我们生活在一个一层层模拟出的世界。”基普·索恩称，“不过，如果有一个足够先进的文明能模拟我们的世界，他们为什么要这么做？从本质上讲，我非常怀疑这个如此陌生、先进的文明不会有比模拟我们宇宙更有趣的事情做。”

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