2016年诺贝尔物理奖准得主基普.索恩以及他的相亲对象

作者:张轩中来源:蝌蚪五线谱发布时间:2016-09-27

我们来说说”引力波三巨头”里的第一位,他就是基普.索恩。

  2016年的诺贝尔奖马上就要颁发了,“引力波”项目得奖的呼声最高,其中芝加哥大学的王连涛教授、清华大学的高原宁教授都向笔者表示,他们觉得“引力波三巨头”具有较高的得奖概率。

  既然如此,那么我们来说说”引力波三巨头”里的第一位,他就是基普.索恩。

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  1:基普.索恩是谁的学生?

  在学术界,一般来说也是讲究出身的,谁是谁的学生这一点非常重要。比如张首晟是杨振宁的学生,张首晟后来发展了”拓扑绝缘体“理论,也是得诺奖的人选之一。为什么会这样?这就是学风的传承——在学术界,“出身名门”是很好的加分项。

  那么基普.索恩是谁的学生?

  答案说出来可能会吓倒你,基普.索恩的老师是”美国物理学之父“——约翰.惠勒。

  20世纪初的美国在数学物理上还是蛮荒之地,后来约翰.惠勒与伯克霍夫出国留学,回国后分别成了美国”物理学之父“与”数学之父“。

  那么,约翰.惠勒是去了哪里学的物理学?

  约翰.惠勒去的是当时的量子力学大本营,丹麦的哥本哈根跟”量子力学之父“玻尔一起搞的量子理论研究(主要研究原子核的模型),后来他与玻尔一起在美国建议美国政府抢在希特勒之前造原子弹(这一点与目前在中国丘成桐与王贻芳建议中国政府造巨型对撞机有点像)。

  约翰.惠勒是不是大师?

  当然是!

  而且他是横跨量子力学与相对论两大领域的大神。

  在量子力学上,他有基本的思想:万物都是量子信息,从量子纠缠与量子计算的观点来看宇宙。

  在相对论上,他没有别的贡献,就是”黑洞“这个名字是他取的——你说他牛不牛。

  基普.索恩就是约翰.惠勒学相对论方向的学生,当时是在普林斯顿读博士,这个学校不好考啊。

  2:基普.索恩对引力波有啥贡献?

  关于引力波,“蝌蚪五线谱”已经发表了汗牛充栋的科普文章,比如访谈陈雁北教授的文章,比如访谈刘润球研究组的文章,比如访谈陈应天教授的文章……而且,本文作者也创作了至少2篇科普文章:分别从高中物理的圆周运动的角度分析双黑洞碰撞并合发出引力波的频率;以及用霍金的面积不减定理来限制双黑洞碰撞并合发出引力波的最大效率。因此在这里建议各位读者可以把这些文章找过来进行阅读,建立起对引力波辐射的基本物理图像。

  在这里主要谈一下基普.索恩对引力波事业的贡献。

  我们都知道,引力波的探测是一个实验与理论相结合的事业。实验就好像男人,理论就好像女人,只有结合起来,才会有结果。

  基普.索恩是搞理论的,早年他与老师一起写出相对论的理论方面的书,名叫《引力》。书的封面是一个大苹果,第一页直接引用了我们中国人的《宋史》中关于超新星的中文记录,让我们中国人无比自豪。在那个书里,并没有写到实验探测引力波。“但是,当我读了麻省理工学院瑞纳·韦斯(笔者注:引力波三巨头之一)的论文之后,我的想法彻底改变了。”

  基普.索恩开始觉得引力波应该是可以被测量到的,所以就开始招兵买马编写电脑模拟程序,来模拟黑洞碰撞发出引力波的过程。因为这里面涉及到对爱因斯坦的广义相对论方程的数值模拟,所以操作起来有很多困难——因为爱因斯坦场方程是非线性的偏微分方程,如果模拟过程中有误差,那么误差会随着时间不断积累最终让模拟崩溃。

  为什么要做如此艰难的模拟工作?

  因为实验上测量到一个信号,要与电脑模拟出来的信号相互比对。如果两者对得上,那就说明是引力波。否则天知道实验测到的是个什么鬼?

  所以基普.索恩基本上就是用电脑做爱因斯坦场方程数值计算与黑洞模拟的高手。这一本领也使得他可以给《星际穿越》这样的黑洞电影提供精美的电脑模拟画面。

  3:基普.索恩有中国学生吗 ?

  基普.索恩是有中国 学生的 ,除了大家都知道的陈雁北教授。据中国科学院数学与系统科学研究院刘润球研究员向笔者介绍 :倪维斗院士也是基普.索恩早期的学生。 倪维斗教授系台湾清华大学荣誉退休讲座教授,多年来从事引力理论和实验以及相关领域的教学与研究工作,曾获加州理工大学物理及数学博士,分别在中国科学院国家天文台、紫金山天文台等任客座教授。

  当年中国人想要探测引力波, 倪维斗教授也是积极的推动者。

  不过,总体来说,中国的激光干涉引力波探测的实验起步较晚,但从做基普.索恩一类的理论与模拟工作的人来说,有曹周键等少数年轻科学家在10年前就已经开始了。目前北京师范大学物理系相对论小组的张宏宝老师,也正在从事数值相对论的工作。

       最后,我们谈本文最八卦的一点。

  4:基普.索恩的相亲对象是谁?

  关于这一点,本来笔者是有点不敢写的,为什么?因为不够严肃!

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  但是,科学家也是有血有肉有温情的人,也需要恋爱,如果没有爱情,还怎么好好做研究。所以,我还是斗胆引用一下基普.索恩自己写的文字吧。

  如下:

  “1980年9月,我的朋友卡尔·萨根给我打了个电话。他知道我是一个单身父亲,独自抚养着十几岁的女儿,在南加州过着单身汉生活,并且在从事理论物理专业的工作。

  卡尔打电话给我,建议我参加一次相亲——与琳达·奥布斯特一起参加一场首映活动。那是为卡尔即将上映的一部系列剧《宇宙》举办的。

  琳达是一位睿智漂亮的编辑,在《纽约时报杂志》工作,主要负责“反主流文化和自然科学”版块,当时刚刚搬到洛杉矶——她其实极不情愿到这儿来,但无奈拗不过她丈夫,不过这也加速了他们的离婚。这一切糟糕事情中的唯一亮点是:琳达开始尝试步入电影圈,参与构思一部名为《闪舞》的电影。

  《宇宙》的首映礼在格里菲斯天文台举办,是一次正装活动,但我愚蠢地穿了一件浅蓝色燕尾服。洛杉矶所有有头有脸的人那天都在场!我虽然显得格格不入,但是却度过了非常愉快的时光。

  在此后的两年中,我和琳达时断时续地约会,但关系却没有更进一步的发展。虽然,她的激情迷住了我,但也使我身心俱疲。当时,我已经在犹豫这种疲惫是否值得,但无奈决定权不在我这一边。也许是因为我的丝绒衬衫和双面针织的肥大休闲裤,琳达很快就对我失去了兴趣,但是有一些更好的事情却正在发生:来自不同世界的两个完全不同类型的人建立起了一段持久的、富有创造性的友谊和合作关系。

  时间快进到2005年10月,在我与琳达时不时进行的一次晚餐聚会中,我们从近期的宇宙学发现聊到了左翼政治,又从美味的食物一直聊到了电影制作的变化无常。彼时,琳达已经是好莱坞颇有才艺和成就的制作人,而我也已经结婚。我的太太卡罗尔.温斯坦已经成了琳达的好友……”

  那么,琳达·奥布斯特是谁?

  她是电影《星际穿越》的制片人。

  她就是当年基普.索恩的相亲对象!

  可以从基普.索恩的字里行间看出两个字:爱过!

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