本文發表於《大眾科學》的前部落格網路,反映了作者的觀點,不一定反映《大眾科學》的觀點
由昨天在華盛頓特區舉行的新聞釋出會引發的歡呼聲,正在知識界傳播。
負責雷射干涉引力波天文臺(LIGO)的科學家宣佈,他們探測到了引力波,這是愛因斯坦的廣義相對論在一個世紀前首次預測的。“這真是一次科學登月,我們做到了,我們登上了月球,”LIGO執行主任戴維·雷茨宣稱,據《大眾科學》的克拉拉·莫斯科維茨報道。
9月14日,LIGO觀測到了持續約五分之一秒的“啁啾聲”。對訊號的分析表明,它是由數十億光年外兩個黑洞的災難性碰撞產生的。
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要了解LIGO引起的興奮,請參閱這篇《大眾科學》“特別報道”,以及莫斯科維茨、達維德·卡斯特爾韋奇、李·比林斯、羅傑·布蘭福德或《紐約時報》的丹尼斯·奧弗拜的文章(他的頭版報道的標題是“引力波被探測到,證實了愛因斯坦的理論”)。部分原因是這種報道如此熱情,我覺得有義務提出兩個愛挑剔的問題。這是第一個
這是真的嗎?
媒體對LIGO的報道與之前引力波宣佈時的報道非常相似。在2014年3月,負責宇宙外星系偏振背景成像(BICEP2)天文臺的團隊聲稱探測到了暴脹產生的引力波,暴脹是一種極快的——也是假設性的——宇宙增長爆發。
BICEP2的首席研究員約翰·科瓦奇向《紐約時報》保證,“結果是僥倖的機率只有千萬分之一。”我表示懷疑,說我想要“解釋為什麼只有暴脹,而不是其他更傳統的物理現象,才能解釋引力波的發現。” 2015年初,BICEP2的研究人員撤回了他們的宣告,承認他們的觀測結果受到了銀河系塵埃的扭曲。
我懷疑LIGO團隊會遭遇類似的命運,原因有幾個。首先,LIGO由位於路易斯安那州和華盛頓州的兩個獨立天文臺組成,每個天文臺都在9月14日記錄到了“啁啾聲”。其次,正是因為BICEP2的慘敗,LIGO團隊無疑會格外仔細地重新檢查其觀測結果。第三,黑洞的理論基礎比暴脹的理論基礎更可靠。
但我仍然懷疑碰撞黑洞解釋的具體性。《泰晤士報》是這樣描述的:“其中一個[黑洞]的質量是太陽的36倍,另一個是29倍。當它們接近尾聲時,以光速的一半速度,它們每秒互相繞行250次。然後,當兩個黑洞合併成一個黑洞時,鈴聲停止了,這是一個質量相當於62個太陽的空間陷阱。”
非LIGO理論家無疑正在尋求其他解釋。最終,正如LIGO團隊自己承認的那樣,其發現將需要其他引力波天文臺的支援,包括可能的空間天文臺。即使考慮到確認,LIGO的結果也提出了另一個問題
這值得嗎?
據《泰晤士報》報道,LIGO已經花費了美國納稅人約11億美元。這是國家科學基金會在過去40年中為該專案花費的金額。不幸的是,聯邦政府資助的科學是一場零和博弈。在一個專案上花費更多意味著在其他專案上花費更少。
化學家阿舒託什·喬加萊卡爾,他的部落格名為好奇的波函式,指出,雖然“引力波的探測將是對實驗和理論科學以及多年來無數科學家奉獻精神的恰如其分的證明,但在某種意義上,這完全不足為奇。那是因為它是已經存在了一百年的理論的邏輯預測。”
喬加萊卡爾補充說,“一些訊息來源已經稱這個假定的發現是過去幾十年物理學中最重要的發現之一。請允許我直言不諱:如果情況確實如此,那麼物理學就處於糟糕的境地。”
一位技術史學家在給我的電子郵件中更加直言不諱:“因此,一個有100年曆史的理論得到了實驗證實——沒什麼大不了的。有人認為愛因斯坦是錯的嗎?沒有任何爭議,不是嗎?有人可信地聲稱時空不是彎曲的,或者黑洞不存在嗎?我可以理解這是一種非常棒的實驗技巧和技術壯舉……但這並沒有讓我相信,花在這方面的公共資金最好用於醫學研究。或者清潔燃料,或者任何數量的可以將科學專業知識應用於正義或減輕人類痛苦的事情。”
我也有這些擔憂。另一方面,在幾十年裡花費11億美元並不算過分,特別是考慮到美國每年在“國防”上的花費幾乎是這個數字的數千倍。
我也發現LIGO令人興奮,部分原因是它沒有任何實際的好處。它是我們最令人欽佩的品質之一的體現,即對知識的渴望,不是作為達到目的的手段——如權力、繁榮或健康——而僅僅是為了知識本身。沒有科學是“純粹的”,但LIGO接近於此。
在最近的一篇文章中,我說“物理學迫切需要的不是新思想,而是新事實。是發現,而不是發明。理想情況下,物理學家會偶然發現一些如此令人震驚的東西,以至於他們放棄對多元宇宙、弦和其他幻想的追求,迴歸現實。”
引力波天文學可能正是物理學所需要的。我希望LIGO的說法得到證實,並希望它有助於推動物理學進入發現的新時代。
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