諾獎得主基普·索恩：諾蘭曾後悔電影刪掉了引力波
來源：第一財經
時隔數年，諾貝爾物理學獎獲得者基普·索恩（Kip S． Thorne）再次來到中國。11月4日，在成都科幻館內，他與《流浪地球》系列導演郭帆、中國科學院高能物理研究所粒子天體物理中心主任張雙南進行一場對話，並在現場向第一財經記者談及他在物理和藝術領域的工作。
“人生太短又太有趣，世界上有趣的事情太多。我花了大約50年做一個傳統的物理學教授，這對後面的50年而言已經夠了。”基普·索恩告訴第一財經記者。
在很多方面，基普·索恩都不是一個刻板、嚴肅的物理學大家。他推動創建的LIGO（激光干涉引力波天文臺）於2015年首次探測到兩個遙遠黑洞碰撞產生引力波，2016年這一消息被公之於衆。2017年，基普·索恩因此獲得諾貝爾物理學獎。但實際上，早在2014年上映、由他擔任科學顧問和執行製片人的電影《星際穿越》就出現了引力波的身影。這部電影的嚴謹和前瞻至今吸引科學愛好者反覆探秘。
就在前一天，基普·索恩在騰訊科學WE大會上用他參與創作的畫作向公衆解釋物理規律，談到LIGO的進展並做出原始引力波將被發現的預測。隨後，他向第一記者形容了科學與藝術之間的強烈紐帶、他和物理學家斯蒂芬·霍金（Stephen William Hawking）如何運用直覺助力物理研究並透露了電影創作的細節。
引力波研究將迎來新轉折點
基普·索恩決定從事科學研究的一個動力是因爲小時候喜歡科幻作品。他喜歡艾薩克·阿西莫夫的小說，包括《基地》系列。對科幻作品的關注滲透在他的物理學研究生涯中。在美劇《生活大爆炸》中，基普·索恩扮演了他自己；好友卡爾·薩根創作《超時空接觸》時，基普·索恩提供了自己的建議；他擔任了《星際穿越》科學顧問；去年，他還讀了中國作家劉慈欣的《三體》，他在現場形容這本書讓他“大吃一驚”，並表示這是他讀過最好的兩本或三本科幻小說之一。
基普·索恩最重要的研究成果之一是探測到引力波。引力波是宇宙中兩種能穿過宇宙空間到達地球，並攜帶與波的來源相關信息的波之一，此前科學家只探測到另一種波，即包含了光、X射線等的電磁波。
13億年前，兩顆質量分別爲36個太陽、29個太陽的黑洞碰撞，合併成一顆新的黑洞，由此形成的引力波穿過星際空間。2015年9月，引力波抵達南極半島頂端，向上穿越地球，出現在路易斯安那州利文斯頓的引力波探測器的一條線上，700萬秒後出現在華盛頓州漢福德的LIGO第二個引力波探測器上。這是人類第一次探測到引力波，證實了1916年愛因斯坦提出廣義相對論時對引力波存在的預言。
“52年前，當我開始探索我們宇宙的扭曲面（warped side）時，那是種孤獨的努力，扭曲被認爲是科幻的主題而非科學的主題，而今天已有數千名年輕科學家和工程師在探索引力波的扭曲。在中國，空間引力波探測器就有太極和天琴。”基普·索恩表示。隨着研究推進，他預測，到21世紀30年代或50年代，研究宇宙的扭曲面也許會迎來新的轉折點，即發現宇宙大爆炸產生的原始引力波，並從中獲取關於宇宙誕生和量子引力的信息。
“我預計我們會在未來幾十年內看到兩個特別的波段，其中一種波長非常長，爲數億年乃至十一年，我有充分的理由相信這些引力波在宇宙背景輻射中留下了印記。我們現在能看到的波以及它們的偏振模式帶着這些來自宇宙大爆炸的超長引力波的信息，這些印記已經被看到了，但其中一些噪音還沒被很好地理解，未來幾十年裡，這些噪音將被理解和消除。然後，這將是我們第一次對這些原始引力波有確切的瞭解。”基普·索恩解釋，他希望，未來人們看到兩個不同頻段的引力波與原本預期的有很大不同，這將給予人類一把了解宇宙誕生和量子引力定律的鑰匙。
在LIGO2015年首次探測到引力波後，基普·索恩透露了一些進展，他表示，LIGO和歐洲VIRGO引力波探測器的合作已經觀測到200多個黑洞碰撞，以及幾次中子星碰撞、幾個黑洞吞噬中子星，科學家正在使用這些數據探索黑洞的規律及宇宙中黑洞的性質和數量，探索宇宙的黑暗面。
對於星際旅行，基普·索恩則認爲，這不會在我們這一代實現，但第一步先由設備攜帶相機等前往半人馬星座併發回數據是可行的，這會在目前還在上學的學生的有生之年實現。隨着埃隆·馬斯克（Elon Musk）和Space X回到早期航天那種經歷多次失敗、從失敗中學習的運作方式，人類探索太空的步伐加快了，他對未來的期望比二十世紀五六十年代以來的任何時候更好。
科學與藝術的交界
作爲嚴謹的物理學家，基普·索恩並不“傳統”。他與霍金是多年好友，也喜歡與非物理界的人交往。當記者問及他在藝術方面的新工作時，他列出了多名非物理圈好友的名字，包括奧斯卡獎獲得者、作曲家漢斯·季默（Hans Zimmer），奧斯卡最佳特效獎獲得者保羅·富蘭克林（Paul Franklin）和畫家莉亞·哈羅蘭（Lia Halloran）。他的新工作包括與保羅·富蘭克林完成三四個多媒體音樂會，音樂會融合了宇宙誕生、黑洞等科學上準確的視頻，以及與莉亞·哈羅蘭合作，用繪畫和詩歌描述繪製物理現象的本質。
“早在25年前，我就做了一個決定，要在科學和藝術之間做一個轉變。” 基普·索恩告訴記者，大約15年前，這種轉變開始了，第一個產品是《星際穿越》，接着，他開始製作第二部電影，他與霍金、知名好萊塢編劇琳達·奧布斯特（Linda Obst）一起創作。大約一週前，琳達·奧布斯特去世。基普·索恩告訴記者，第二部電影沒有做完，他已經找過三個編劇，這些年好萊塢電影製作的方式發生了很大改變，如果拍不成，他會試着寫成小說。
“作爲一個物理學家，我明白物理定律是用數學語言寫成的，大自然通過數學公式的方式控制宇宙，但作爲一個物理學家，爲了在理解宇宙方面取得快速進展，我必須擁有物理直覺，爲了知道什麼樣的計算是值得做的、什麼方向的努力可能通往偉大的發現。對我而言，也對霍金而言，這種直覺是基於精神圖像（mental images）。”基普·索恩告訴記者，他創作的很多作品，便是基於他在物理研究中使用的精神圖像，在描繪黑洞如何產生引力波時，這種轉變非常快，因爲他通常不會使用數據語言，而是使用圖像語言。
在科學和藝術的交界，基普·索恩提出的設想已呈現在電影中，併成爲科學家關注的議題。電影《超時空接觸》曾刺激基普·索恩思考時間旅行，他和一些好友和學生意識到，如果有蟲洞並有非常先進的技術，或許可以把蟲洞變成時間機器。《星際穿越》隨後探索了可穿越蟲洞作爲時間機器的可能性。關於時間旅行，霍金則提出時序保護機制的猜想，從物理定律上禁止時間旅行，“爲歷史學家保護了歷史的安全”。
“人們會問，我們周圍的宇宙是如何運行的，我們也可以問這樣的問題，即物理定律對一個非常先進的文明的活動會有什麼約束，這就是我們所說的思想實驗（thought experiment）。”在對談中，基普·索恩解釋這種思維方式。他認爲，這種思想實驗十分強大，它有助於集中注意力，以便更好地理解物理定律，讓我們對時間和空間在宇宙中的表現有深刻理解。基普·索恩和霍金都意識到，時間機器有可能在建成的那一刻被摧毀。但基普·索恩強調，這是從物理學家身份提出的觀點，他對此並不確定，“答案與量子引力定律有關。”
基普·索恩還透露了《星際穿越》電影的細節。這部電影的第一個編劇是喬納森·諾蘭（Jonathan Nolan），他創作的劇本是從探測到蟲洞的引力波開始的。而克里斯托弗·諾蘭（Christopher Nolan）看到之後認爲元素太多了，他還想加入其他更多科學元素。最後，電影除了開場之外便刪去引力波的內容。電影上映一年後，LIGO宣佈探測到引力波，克里斯托弗·諾蘭立馬打來電話。“我去他家聊了兩個小時，他聊到若留下引力波電影能做到的所有事，他很後悔刪掉了引力波的內容，但已無法回頭，只能期待下一部電影。”基普·索恩說。
對談中，郭帆還問基普·索恩，既然宇宙的底層邏輯是數學，數學是一種算法，如果又有霍金提出的時序保護機制，那麼世界真實的概率是多少？埃隆·馬斯克此前的論斷則是人類生活在真實世界的概率不及十億分之一。基普·索恩於是聊到多年前參加一個生日派對時與埃隆·馬斯克的對話。
“埃隆第一次問了我這個問題，當時我沒想過這件事。經過一番思考我認爲，確實能看到被模擬而成的可能，埃隆認爲或許我們生活在一個一層層模擬出的世界。”基普·索恩稱，“不過，如果有一個足夠先進的文明能模擬我們的世界，他們爲什麼要這麼做？從本質上講，我非常懷疑這個如此陌生、先進的文明不會有比模擬我們宇宙更有趣的事情做。”
（本文來自第一財經）