聽三位諾貝爾獎得主講引力波 | 袁嵐峰

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導讀

400年前，伽利略開始用望遠鏡仰望星空。兩年前，我們第一次直接觀測到了引力波。人類認識世界的進程，令人心潮澎湃。科學的火種，在宗教、戰爭的威逼面前或許顯得弱小，但人類一旦開始科學的征途，就絕對不會停息。最終，科學會證明自身才是最強大的力量。

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2015年9月14日，人類首次直接探測到了引力波這個愛因斯坦在一百年前預言的奇妙現象，並在2016年初公布後引爆了公眾輿論。2017年的諾貝爾物理學獎，授予了對此做出決定性貢獻的三位科學家雷納·韋斯（Rainer Weiss）、巴里?巴里什（Barry Clark Barish）和基普·索恩（Kip Stephen Thorne）。

2017年12月18日，中國科學技術大學上海研究院的科普論壇「墨子沙龍」舉行了引力波大會，邀請這三位諾貝爾獎得主演講，並現場回答提問。科大常務副校長潘建偉院士擔任主持人，台下的觀眾充滿熱情，提問絡繹不絕，網路直播也有幾十萬人觀看。

墨子沙龍引力波大會

三人的報告題目都是《向科學家、工程師以及他們的學生介紹LIGO和引力波》（LIGO and Gravitation Waves forScientists, Engineers and their Students），LIGO就是他們的探測器（激光干涉引力波天文台，Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory）。雷納·韋斯、巴里?巴里什和基普·索恩依次介紹這個題目的第一、二、三部分。我躬逢其盛，在這裡向大家介紹一下引力波的基本概念，以及這次大會的有趣見聞。

向科學家、工程師以及他們的學生介紹LIGO和引力波，第一部分

最基本的問題是：「引力」為什麼會有個「波」？

兩個黑洞合併，放出引力波，形成類似太極的圖案

對此基本的回答是：因為時空有了結構。

展開來解釋一下。我們平時觀察到的物質的運動，都是發生在時空之中的。不妨理解為，物質是演員，時空是這些演員表演的舞台。普通的波，例如水波、聲波、電磁波，都是演員在運動，舞台不動。而引力波，是舞台本身的運動。所以在許多報道中，把引力波稱為「時空的漣漪」。

舞台能有波動，是因為它在不同的地方可以有所不同，也就是「有結構」。這是廣義相對論特有的性質，牛頓力學和狹義相對論都沒有。

牛頓：又有人要把我批判一番，搞個大新聞？

如果你對引力波、相對論的細節不感興趣，或者無法看懂，那麼你只需要記住「引力波是舞台本身的運動」就夠了，這一點認識就足以使你超越大多數的吃瓜群眾。如果你想了解更多，那麼我們繼續往下談。

在牛頓力學中，時空是一個平淡無奇的舞台，因為時間就是均勻的流逝，空間就是均勻的綿延。無論物質有多少、怎麼運動，對這個舞台都沒有影響，所以不可能有波動。現在我們把牛頓的時空觀稱為絕對時空觀。

愛因斯坦的相對論之所以叫相對論，就是因為他打破了牛頓的絕對時空觀，從此時空變成相對的東西了。

牛頓力學有什麼地方不對呢？不對的是「速度的疊加」。比如說，你在一列速度為50米每秒的火車裡前進，你相對於火車的速度是5米每秒，那麼你相對於地面的速度就是55米每秒。這很符合日常的經驗，但應用到光速時，問題就來了。

地球既然在宇宙中運動，根據牛頓力學，光在地球不同方向（例如經線和緯線方向）的速度就應該不同。1887年，真的有人做了這樣的實驗，這是一個非常著名的實驗，叫做邁克爾孫-莫雷實驗（Michelson–Morley experiment）。這個實驗設計得非常精密，如果光在地球不同方向的速度有差值，就會由於兩路光走過的路程不同（即有「光程差」），產生干涉條紋。但實驗結果卻讓所有人大吃一驚：看不到干涉條紋。也就是說，測不出任何差值！

邁克爾孫-莫雷實驗，本來以為會觀測到干涉條紋，結果卻是沒有干涉條紋

許多科學家對此提出了種種解釋，但都是小修小補，只在這裡打塊補丁，顧不上其他地方，結果是左支右絀，把整個物理學體系搞得矛盾百出。1905年，愛因斯坦邁出了革命性的一步。他提議，「光速在所有的參照系中都不變」應該作為一條基本原理，而不是一個要從其他原理推出的結論。

愛因斯坦：大家好，我來了

一旦邁出這一步，後面的推理就順理成章了。根據光速不變原理，再加上一條「相對性原理」（在所有的慣性參照系即做勻速直線運動的參照系中，物理規律都具有相同的形式），愛因斯坦就推出了整個狹義相對論。

根據狹義相對論，可以得到許多驚人的結果，例如鐘慢效應（在運動的參照系中時間流逝得比靜止的參照系中慢）、尺縮效應（在運動的參照系中距離比靜止的參照系中短）。

而所有結果中最驚人的，是質能關係E = mc2（這裡c是光速，約等於30萬公里每秒），一個體系包含的能量等於它的質量乘以光速的平方。能量和質量在某種意義上是一回事，只差一個常數因子。

根據質能關係，只要知道任何一個過程（例如核反應）前後的質量差，就可以預測這個過程放出的能量，都不需要知道過程的細節。這正是核武器的基本原理。所以對於懷疑狹義相對論的人（尤其是熱衷於推翻相對論的民科），我們可以提出一個非常硬的證明，就是核武器！

廣島和長崎的原子彈爆炸

狹義相對論使我們對時空的理解，也發生了深刻的變化。在牛頓力學中，時間就是時間，空間就是空間，兩者不會混合到一起。而在狹義相對論中，時間和空間必不可免地會混合到一起。

對此最方便的理解，是回顧一下高中學的解析幾何。在解析幾何中，如果你把坐標系旋轉一下，就可以把新的坐標軸方向x′、y′變成舊的坐標軸方向x、y的組合。但無論你採用什麼坐標系，解題時都會得到相同的結果。所以任何一個單獨的坐標軸方向都不重要，真正重要的只是它們的組合。

坐標系的旋轉，把新的坐標軸方向x′、y′變成舊的坐標軸方向x、y的組合

同樣的，在狹義相對論中，換一個參照系就可以把時間部分地變成空間，把空間部分地變成時間，所以時間和空間各自都不重要，真正重要的是它們的整體，即「時空」。原來的一維時間、三維空間，整合成了四維的時空。鐘慢效應、尺縮效應、質能關係等等，原因都在於這個新的時空觀。

狹義相對論表明了，所有的慣性參照系都是等價的，物理規律在所有的慣性參照系中都具有相同的形式。下一個問題自然就是，非慣性的參照系怎麼辦？我們能不能構造一種理論，使得物理規律在所有的參照系中都具有相同的形式，無論它們是不是慣性參照系？

非慣性的參照系，就是存在加速度的參照系。愛因斯坦注意到，一個質量為m的物體受到的萬有引力正比於m，而由此產生的加速度等於引力除以質量，把m又除掉了，所以跟m無關。因此，一個非慣性參照系跟一個引力場，在物理上是等價的。

舉個例子，如果你置身於一艘遠離任何星球的宇宙飛船之中，它的加速度等於地球上的重力加速度，那麼你看到的現象將跟在地面上完全一樣。你會感到向下的重力，所有的物體會自發地往下掉。如果不向外看，你無法判斷你是在地球上，還是在這樣一艘飛船里。

引力場和非慣性參照系的等價性，叫做「等效原理」。愛因斯坦從這個原理出發，把狹義相對論推廣成了廣義相對論。

愛因斯坦：大家好，我又來了

狹義相對論的數學比較簡單，基本的微積分就夠了，甚至不用微積分、只用高中數學都能得到大半。而廣義相對論的數學就非常複雜，要用到「微分幾何」，連大學物理系裡非理論物理專業的學生都大多不會，愛因斯坦本人也是在推導的過程中找數學家朋友現學的。

但最重要的是，這樣一套複雜的理論居然推導出來了，而且經過許多實驗的驗證，證實它非常精確。凡是廣義相對論跟牛頓力學預測不同的地方，全都是廣義相對論正確，牛頓力學錯誤。

這樣的例子包括，水星近日點進動、光在經過太陽時的偏折、不同高度鐘錶的走時差別等等。最後這個效應對於GPS、北斗等衛星導航系統非常重要，如果不考慮原子鐘在地面和在衛星上的時間差，定位就會差之毫厘謬以千里。

在廣義相對論中，我們對引力的描述方式變得比牛頓的平方反比律複雜多了，成了繞一個很大的彎子：質量引起時空的彎曲，物體在彎曲的時空中運動，看起來就像是受到引力的作用一樣。

這話是什麼意思？

我們看一張平坦的紙，它的曲率是零。在這張紙上面，三角形的內角和等於180度，圓的周長等於2π乘以半徑，如此等等，歐幾里得幾何（就是你初中學的平面幾何）的定理都成立。

如果把這張紙變形一下，比如說變成一個球面，曲率大於零，許多歐幾里得幾何的定理在這裡就不成立了。例如，三角形的內角和大於180度（你甚至可以做出三個內角都是直角的球面三角形，它的內角和高達270度），圓的周長小於2π乘以半徑。

球面三角形

如果把這張紙變成馬鞍形，曲率小於零，你同樣也會發現許多違反歐幾里得幾何的現象，只是表現在相反的方向。例如，三角形的內角和小於180度，圓的周長大於2π乘以半徑。

馬鞍面上的三角形

當我們把彎曲的對象從一張紙（一個二維的面）推廣到相對論的時空（一個四維的幾何結構），就明白「時空彎曲」是什麼意思了，就是時空的每一點都可以有個或正或負或零的曲率。廣義相對論給出了質量與附近的時空曲率之間的關係，質量越大，對周圍的時空產生的彎曲就越大。

當一個物體不受其他力、只在引力的作用下運動時，無論時空是彎曲的還是平坦的，它都只是按照距離最短的路線即「短程線」運動。如果時空是平坦的，短程線就是直線，這時沒有引力，它做的就是勻速直線運動。如果時空是彎折的，短程線就變成了曲線。這時在其他觀察者看來，這個物體似乎就是在引力的作用下運動。例如地球繞太陽的公轉軌道，就是地球在太陽周圍的彎曲時空中的短程線。

太陽導致的時空彎曲，使地球的短程線變成曲線（虛線是直線，實線是實際走的路線，即短程線）

用一個常用的比喻來說：太陽好比一個大胖子，他往沙發上一坐，就產生一個大坑，其他人坐在沙發上時，都會不由自主地被這個大坑陷進去！

太陽導致時空彎曲

現在你可以明白，在廣義相對論中，不同地方的時空可以具有不同的曲率，所以說時空有了結構。既然有了結構，自然就可以波動了。實際上，根據廣義相對論，引力波應該是一種極其常見的現象，任何不是球對稱的物體的加速運動都會產生引力波。

任何非球對稱物體的加速運動都會產生引力波

咦，既然引力波這麼常見，我們為什麼花了這麼久才探測到它？

原因在於，引力波的可觀測效應非常小。

引力波的實際效果，是使時空在某一個方向壓縮，在另一個垂直的方向伸長。在武俠電影中，經常有一拳打出造成時空波動的形象，對，就是這個feel！

霸王拳！（《三國演義》動畫2017版，第一季第一集）

更具體地說，引力波在距離為L的兩點之間產生的變形，等於L乘以一個常數h。實驗上真正要測量的目標，就是這個比例常數h。

但是這個比例常數小得驚人。對於兩個黑洞合併、把三個太陽質量的能量轉化為引力波這樣暴烈的事件（這就是2015年9月14日探測到的引力波事件），h也只有10的-21次方的量級！

LIGO的光路長度是4公里。在這個距離上，變形只有10的-18次方米的量級。一個原子的半徑，都大約有10的-10次方米。一個原子核的半徑，大約是10的-15次米。想想看，在幾公里的長度上，只差一個原子核半徑的千分之一，這是什麼樣的難度！這種實驗是不是堪稱瘋狂！

引力波測量的挑戰

這正是人類花了100年才探測到引力波的原因。但最神奇的是，我們終究還是做到了！

LIGO的探測原理，跟邁克爾孫-莫雷實驗有相似之處，都是通過光程差產生干涉條紋。不同之處在於，相對論會告訴你，邁克爾孫-莫雷實驗中看起來應該有光程差，但「這個真沒有」，而LIGO實驗中看起來沒有光程差，但在引力波通過時就「這個可以有」。正是由於干涉條紋對於光程差的極端敏感性，才能測出這麼微小的效應。

LIGO的探測原理

實際上，現代科學的許多成果，都來自探測技術的進步。

2016年8月16日，中國發射了世界第一顆量子科學實驗衛星「墨子號」。它的主要成果之一，是在衛星與地面站之間實現量子保密通信。而要實現這一點，關鍵就是在星地之間上千公里的距離上，探測到單個光子，因為量子保密通信要求一個光脈衝只能包含一個光子。

衛星和地面處於高速的相對運動之中，所以它們之間的對準難度很大，好比「在五十公里以外把一枚一角硬幣扔進一列全速行駛的高鐵上的一個礦泉水瓶里」。但經過潘建偉等研究者的艱苦努力，我們終究還是做到了！

墨子號量子衛星與興隆地面站用信標光對準

最近，日本科學家也發射了一顆衛星，用來研究量子保密通信。由於他們的對準精度不夠，為了收到信號，一個光脈衝不得不包含一億個光子，所以這顆衛星沒有實現量子保密通信，只是驗證了一些相關的技術。對此事的詳細分析，可以參見我的文章《日本真的成功進行超小型衛星量子通信實驗了嗎？》（https://mp.weixin.qq.com/s/h0X0Tz6Ijw-eWaxqi9q2cg）。這件事從反面表現出，探測技術的進步有多麼重要。

實際上，科學界在直接探測到引力波之前，就普遍相信引力波的存在，因為它早就被間接探測到了。1993年的諾貝爾物理學獎，授予了拉塞爾·赫爾斯（Russell A. Hulse）和小約瑟夫·泰勒（Joseph H. Taylor Jr.），原因是他們在1974年發現了一種新的脈衝星，這就是引力波的間接證據。

拉塞爾·赫爾斯和小約瑟夫·泰勒

請注意，這兩人的成果不是發現脈衝星，而是發現一種新的脈衝星。脈衝星是一種發出周期性電磁脈衝的天體。由於它的周期很准，最初人們把這種脈衝當作外星人發來的信號，甚至還為外星人起了個名字「小綠人」。

小綠人

發現脈衝星的，是劍橋大學教授安東尼·休伊什（Antony Hewish）和他的學生喬瑟琳·貝爾（Jocelyn Bell），時間是1967年。1974年，安東尼·休伊什獲得了諾貝爾物理學獎。很遺憾，喬瑟琳·貝爾沒有獲獎。諾貝爾獎委員會可能壓根沒注意到她的存在。這是諾貝爾獎歷史上一個重大的缺憾。

拉塞爾·赫爾斯和小約瑟夫·泰勒的新發現是，有一個脈衝星的周期在逐漸伸長，說明它的能量在逐漸損失。兩人對此的解釋是，這個體系其實是兩顆相互圍繞旋轉的脈衝星，它們在通過引力波放出能量。觀測到的能量損失的速度，跟理論預測的完全相符，所以大家都公認這是引力波存在的強有力證據，不過畢竟是間接證據。所以LIGO的成果，是第一次發現引力波存在的直接證據，是個「實錘」。

引力波存在的間接證據。右圖中的各個點是能量損失的觀測數據，曲線是理論預測，兩者吻合的程度驚人

引力波的傳播速度跟電磁波一樣，都是光速。但引力波有一個特點跟電磁波非常不同，就是它很難被吸收，也就是說很不容易衰減。在這個意義上，引力波可以傳遍整個宇宙。我們甚至有望聽到「原初引力波」，它是138億年前作為宇宙開端的大爆炸的餘響。

電磁波與引力波的對比

因此，引力波是一種全新的探測工具，通過它，我們可以對許多以前無法觀察的現象獲得了解。這可能給我們對宇宙的認識，帶來一場革命。未來15年，多個領域的引力波探測窗口將一個個打開，我們將迎來一個引力波科學的黃金時代！

四個領域的引力波窗口將在未來15年內開啟

原則上，引力波也可以作為一種發送信息的手段。在劉慈欣的小說《三體》中，人類就是通過引力波廣播的方式，把三體星的坐標公布出去的。有趣的是，發射引力波的那艘飛船就叫做「萬有引力號」。

《三體》中的頭號英雄章北海

現場有觀眾提問：引力波作為一種傳送信息的工具，效果怎麼樣？

基普·索恩的回答是：在發射方面，可以認為引力波是一種很好的方法，因為它可以傳遍整個宇宙。但是，在接收方面，引力波是一種非常糟糕的選擇，因為探測它實在太困難了。因此，引力波會是你願意採取的最後一種傳送信息的方法。如果不是別無選擇，你應該是沒有理由用引力波來傳送信息的。

我想，《三體》里受到三體人攻擊、要被趕到澳大利亞團滅的地球人，就是到了這種別無選擇的時候吧！

現場還有觀眾提問：按照粒子物理的描述，引力是由引力子來傳遞的。我們已經探測到了引力波這麼微弱的信號，是不是也快探測到引力子了？

回答是：理論分析表明，引力子的數量是如此巨大，以至於幾乎無法探測到單個的引力子。我的估計是，我們這一代看不到，你這一代看不到，你的下一代也看不到。

在這些關於引力波的科學知識之外，三位諾貝爾獎得主的人生感悟也給我留下了深刻的印象。

基普·索恩是三人中唯一的理論家。1953年，他在13歲時，讀到了美籍俄裔物理學家、大爆炸理論的提出者之一喬治·伽莫夫（George Gamow）的科普著作《從一到無窮大》（One Two Three ...Infinity），從此立志投身科學。我也看過伽莫夫這本名著，也深受感動，這確實是一部值得向所有人推薦的經典著作。

基普·索恩被《從一到無窮大》感動：煙雨，我平凡事，此生，我懷大志……（背景音樂：《一人飲酒醉》，https://y.qq.com/n/yqq/song/004CUmOM0vQjER.html）

在加州理工學院上大學的時候（1958-1962），基普·索恩的感受並不像一般人想像的那樣輕鬆愉快，反而是感到許多同學都比自己聰明，壓力不小。用他的話說，「我掙扎了一番」（I struggled）。

基普·索恩的掙扎方法，是堅持用自己的方式學習物理，理解物理。他寫了很多筆記，用自己的方式證明定理，現場展示了幾條他當年的筆記。最終，他的堅持不懈得到了回報，他對這些物理問題獲得了透徹的理解。雖然他的理解方式可能跟其他人不一樣，但他的記憶更長久，更適合科研應用。

我掙扎了一番

從正常的觀點看來，基普·索恩是個「學霸」，但是他講的偏偏是這樣一個「勤能補拙」的故事。因此，我覺得我們對科學家的宣傳大可不必在「學霸」、「學神」方面著墨太多，這是把重點帶偏了，過多地強調天分，反而給普通人找到了不學習的借口。真正值得多宣傳的，是學習的精神和學習的方法。

最早開始探測引力波的，是美國物理學家約瑟夫·韋伯（Joseph Weber，1919-2000），從1960年代就開始了。現在普遍認為，他的技術路線精度不夠，不可能探測到引力波。但無論如何，大家都公認他是這個領域的開創者。

如果沒有他，根本就不會有人認真對待這個想法。大家只會覺得引力波在理論上存在，探測不可能，然後就直接跳過了。只有約瑟夫·韋伯，用他的想像力、熱情以至於瘋狂，告訴大家探測引力波是在人力所及範圍內的，激起了科學界對這個目標的興趣。

約瑟夫·韋伯

引力波探測到之後，LIGO的領導人都向約瑟夫·韋伯表達了敬意。「成功不必在我，而功力必不唐捐」，約瑟夫·韋伯達到了這樣的境界！

雷納·韋斯在職業生涯之初，就投身於引力波探測這個大坑，將此作為自己畢生的目標。而基普·索恩卻不是這樣，在他剛開始作教授時，是不相信人類能夠探測到引力波的。

一開始我是拒絕的

為此，在1973-1975年間，他跟雷納·韋斯等人進行了一番辯論，但結果卻是……他被說服了！從此，他決心付出全部的努力，想盡一切辦法，和雷納·韋斯等人一起實現這個目標。

我被他們說服了：我痴情紅顏，我心甘情願，我千里把君尋……為了佳人回眸一笑，我立下這毒誓！（背景音樂：《一人飲酒醉》，https://y.qq.com/n/yqq/song/004CUmOM0vQjER.html）

經過多年的奮鬥，他們終於搭建了LIGO裝置。但科學家一般並不擅長做管理，團隊一大，管理就變得焦頭爛額，項目的進度非常慢，中間還有一段時間失去了政府的資助。一個字：慘。幸好他們引進了精通管理的巴里?巴里什，把這樣一個大型的國際合作項目整頓得井井有條，快速推進。如果沒有巴里?巴里什，可能他們永遠都不會成功。

最初的LIGO由於解析度不夠，沒有得到任何結果，以至於美國國家科學基金會只願意再給他們一次「最後的機會」。但當2015年9月系統升級之後，剛剛運行了兩天，就探測到了引力波。幸福來得太突然，令他們自己都感到意外。這就像燒水，燒到99攝氏度都不開，但再提高一度到100攝氏度，水就沸騰了。世上無難事，只要肯登攀！

在LIGO團隊中，還有一位重要的開創者，英國物理學家羅納德·德雷弗（Ronald William Prest Drever）。令人遺憾的是，他在2017年3月7日去世，享年85歲。諾貝爾獎不能頒給去世的人，羅納德·德雷弗可以說是與諾貝爾獎失之交臂。

1976-1978年，羅納德·德雷弗參與創建引力波實驗室。當年大家都在青蔥歲月，現在已經陰陽相隔。送戰友，踏征程，默默無語兩眼淚，耳邊響起駝鈴聲……（背景音樂：《駝鈴》，https://y.qq.com/n/yqq/song/004W7Wew2JzSXq.html）

事實上，雷納·韋斯、巴里?巴里什和基普·索恩也分別是85歲、81歲和77歲高齡了。所以2017年的諾貝爾物理學獎授予這三人，可以理解為「搶救性頒獎」。這樣三位老人家，仍然為了科學四處奔走，向各國人民傳播科學的知識與精神，真是令人敬佩！（當然，出場費也不會少……）

引力波大會圓桌會議，三位諾貝爾獎得主演講之後回答觀眾的提問。一點兒也不虛偽，受到了創傷不流淚，愛的路上不徘徊，像激流中的魚兒永遠不氣餒，真叫人敬佩，真叫人敬佩，真叫人敬佩……（背景音樂：鄧麗君《你可知道我愛誰》，https://y.qq.com/n/yqq/song/004UmANY2Exazr.html）

觀眾問得最多的問題之一，就是在長達幾十年的艱苦工作中，你們有沒有想過得獎？有沒有想過放棄？

他們的回答，在科學工作者聽來都是順理成章的，幾乎是必然的回答：得獎從來都不是科學研究的原因。我們做這些研究，是因為對研究本身的興趣，日常的研究工作都是樂趣的來源。如果不是這樣，沒有人能忍受幾十年的艱苦而且可能失敗的勞動。

著名的物理學家、1965年諾貝爾物理學獎獲得者理查德·費曼（Richard P. Feynman）長期在加州理工學院擔任教授，基普·索恩當年想必也聽過他的課。費曼講過這樣一個故事。有一家雜誌來採訪他，一開始雙方都聊得很開心。最後雜誌社提了個問題：你能不能講講你生活中人性的那些方面？沒想到，這個問題令費曼勃然大怒：你的意思是，研究物理學就不是人性了？我認為研究物理學很人性，跟旅行、打鼓或者任何其他的活動同樣的人性！我非常人性地希望，你的雜誌見鬼去吧！

理查德·費曼

這個故事反映了對科學的一種常見的誤解。費曼的態度雖然比較衝動，但話糙理不糙。在我看來，好奇心就是人類的天性之一，對科學的追尋不但不違反人性，而且是人性中最可貴的一部分。

在雷納·韋斯、巴里?巴里什和基普·索恩三人當中，公眾名聲最大的大概是基普·索恩，因為他跟斯蒂芬·霍金（Stephen Hawking）是好朋友，許多人都在《時間簡史》等著作中看到過他跟霍金就各種科學問題打賭的故事。

斯蒂芬·霍金

此外，基普·索恩還為電影《星際穿越》作過科學顧問。不出所料，現場也有觀眾問他關於這部電影的問題。問的是：按照《星際穿越》的啟示，通過進入五維空間，是不是就可以時間旅行？

這個問題屬於腦洞大開，基普·索恩的回答卻是中規中矩：其實，我們壓根不知道時間旅行有沒有可能。按照現在的標準理論，應該是不可能的。我只是和霍金探討過，如果要使時間旅行成為可能，需要對理論做什麼樣的修正。至於真實的宇宙是否滿足這樣的理論，還需要更多的實驗，我們現在並不知道。

雖然這個回答可能會讓提問者掃興，但我覺得這個回答很負責任。在公眾面前，確實應該這樣回答，讓他們知道科學家是怎樣思考的，知道科學家跟藝術家的區別。

400年前，伽利略開始用望遠鏡仰望星空。兩年前，我們第一次直接觀測到了引力波。人類認識世界的進程，令人心潮澎湃。人只不過是一根蘆葦，是自然界最脆弱的東西，但他是一根會思想的蘆葦。科學的火種，在宗教、戰爭的威逼面前或許顯得弱小，但人類一旦開始科學的征途，就絕對不會停息。最終，科學會證明自身才是最強大的力量。

從400年前的伽利略到兩年前的LIGO

如前所述，令基普·索恩決心投身科學的是喬治·伽莫夫的科普著作《從一到無窮大》。為了繼承伽莫夫的事業，他後來也寫了一本科普著作《星際穿越中的科學》（The Science of Interstellar），希望把科學的火焰傳遞下去。

《星際穿越中的科學》

這種精神，不也是我們的使命嗎？

背景簡介：本文作者為袁嵐峰，中國科學技術大學化學博士，中國科學技術大學合肥微尺度物質科學國家實驗室副研究員，科技與戰略風雲學會會長，微博@中科大胡不歸，知乎@袁嵐峰（https://www.zhihu.com/people/yuan-lan-feng-8）。本文2017年12月26日發表於「中國科普博覽」（http://mp.weixin.qq.com/s/QgvY4DXMTdv_eaixojURoA）。

出品：科普中國

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