本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点
由昨天在华盛顿特区举行的新闻发布会引发的欢呼声,正在知识界传播。
负责激光干涉引力波天文台(LIGO)的科学家宣布,他们探测到了引力波,这是爱因斯坦的广义相对论在一个世纪前首次预测的。“这真是一次科学登月,我们做到了,我们登上了月球,”LIGO执行主任戴维·雷茨宣称,据《大众科学》的克拉拉·莫斯科维茨报道。
9月14日,LIGO观测到了持续约五分之一秒的“啁啾声”。对信号的分析表明,它是由数十亿光年外两个黑洞的灾难性碰撞产生的。
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要了解LIGO引起的兴奋,请参阅这篇《大众科学》“特别报道”,以及莫斯科维茨、达维德·卡斯特尔韦奇、李·比林斯、罗杰·布兰福德或《纽约时报》的丹尼斯·奥弗拜的文章(他的头版报道的标题是“引力波被探测到,证实了爱因斯坦的理论”)。部分原因是这种报道如此热情,我觉得有义务提出两个爱挑剔的问题。这是第一个
这是真的吗?
媒体对LIGO的报道与之前引力波宣布时的报道非常相似。在2014年3月,负责宇宙外星系偏振背景成像(BICEP2)天文台的团队声称探测到了暴胀产生的引力波,暴胀是一种极快的——也是假设性的——宇宙增长爆发。
BICEP2的首席研究员约翰·科瓦奇向《纽约时报》保证,“结果是侥幸的几率只有千万分之一。”我表示怀疑,说我想要“解释为什么只有暴胀,而不是其他更传统的物理现象,才能解释引力波的发现。” 2015年初,BICEP2的研究人员撤回了他们的声明,承认他们的观测结果受到了银河系尘埃的扭曲。
我怀疑LIGO团队会遭遇类似的命运,原因有几个。首先,LIGO由位于路易斯安那州和华盛顿州的两个独立天文台组成,每个天文台都在9月14日记录到了“啁啾声”。其次,正是因为BICEP2的惨败,LIGO团队无疑会格外仔细地重新检查其观测结果。第三,黑洞的理论基础比暴胀的理论基础更可靠。
但我仍然怀疑碰撞黑洞解释的具体性。《泰晤士报》是这样描述的:“其中一个[黑洞]的质量是太阳的36倍,另一个是29倍。当它们接近尾声时,以光速的一半速度,它们每秒互相绕行250次。然后,当两个黑洞合并成一个黑洞时,铃声停止了,这是一个质量相当于62个太阳的空间陷阱。”
非LIGO理论家无疑正在寻求其他解释。最终,正如LIGO团队自己承认的那样,其发现将需要其他引力波天文台的支持,包括可能的空间天文台。即使考虑到确认,LIGO的结果也提出了另一个问题
这值得吗?
据《泰晤士报》报道,LIGO已经花费了美国纳税人约11亿美元。这是国家科学基金会在过去40年中为该项目花费的金额。不幸的是,联邦政府资助的科学是一场零和博弈。在一个项目上花费更多意味着在其他项目上花费更少。
化学家阿舒托什·乔加莱卡尔,他的博客名为好奇的波函数,指出,虽然“引力波的探测将是对实验和理论科学以及多年来无数科学家奉献精神的恰如其分的证明,但在某种意义上,这完全不足为奇。那是因为它是已经存在了一百年的理论的逻辑预测。”
乔加莱卡尔补充说,“一些消息来源已经称这个假定的发现是过去几十年物理学中最重要的发现之一。请允许我直言不讳:如果情况确实如此,那么物理学就处于糟糕的境地。”
一位技术史学家在给我的电子邮件中更加直言不讳:“因此,一个有100年历史的理论得到了实验证实——没什么大不了的。有人认为爱因斯坦是错的吗?没有任何争议,不是吗?有人可信地声称时空不是弯曲的,或者黑洞不存在吗?我可以理解这是一种非常棒的实验技巧和技术壮举……但这并没有让我相信,花在这方面的公共资金最好用于医学研究。或者清洁燃料,或者任何数量的可以将科学专业知识应用于正义或减轻人类痛苦的事情。”
我也有这些担忧。另一方面,在几十年里花费11亿美元并不算过分,特别是考虑到美国每年在“国防”上的花费几乎是这个数字的数千倍。
我也发现LIGO令人兴奋,部分原因是它没有任何实际的好处。它是我们最令人钦佩的品质之一的体现,即对知识的渴望,不是作为达到目的的手段——如权力、繁荣或健康——而仅仅是为了知识本身。没有科学是“纯粹的”,但LIGO接近于此。
在最近的一篇文章中,我说“物理学迫切需要的不是新思想,而是新事实。是发现,而不是发明。理想情况下,物理学家会偶然发现一些如此令人震惊的东西,以至于他们放弃对多元宇宙、弦和其他幻想的追求,回归现实。”
引力波天文学可能正是物理学所需要的。我希望LIGO的说法得到证实,并希望它有助于推动物理学进入发现的新时代。
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