誰，先得媒體獎，後得諾貝爾什麼獎來著？

2017-10-05 賀飛 知識分子

2017年諾貝爾物理學獎得主基普·索恩（Kip S. Thorne）

撰文｜賀飛 （北京大學）

2017年諾貝爾物理學獎得主基普·索恩（Kip S. Thorne），是2014年Christopher Nolan導演的大片《星級穿越》的執行製片和科學顧問。他出版了《星級穿越的科學》一書，詳細解讀了電影中涉及到的科學問題。因為在電影中的表現，他獲得了美國空間協會的大眾媒體的空間先鋒獎。

索恩1940年6月1日出生於美國猶他州的羅根市（Logan）。他1962年在加州理工學院獲得物理學學士學位，1965年在普林斯頓大學獲得物理學博士學位。1967年，索恩加入加州理工學院，成為一名理論物理學副教授，1970年晉陞為教授，1981年成為該校William R. Kenan, Jr.講席教授。1991年被聘為該校Richard P. Feynman理論物理學講席教授，2009年成為該校Feynman榮休教授。他是當今世界上著名的熟知愛因斯坦廣義相對論的天體物理學家。

索恩的研究有助於我們從理論上深入理解宇宙中的極端天體（如黑洞）及其如何扭曲時空。他和加州理工的Ronald W. P. Drever以及麻省理工學院的Rainer Weiss是LIGO的共同發起人。

2016年2月11日， LIGO宣布此前於2015年9月14日利用臂長達4公里的激光干涉儀首次直接探測到了距離我們13億光年的兩個黑洞併合事件造成的引力波。LIGO的核心裝置由兩個L型的名為干涉儀的儀器組成，一個在美國華盛頓州的Hanford，另一個在路易斯安那州的Livingston，可以精確測量引力波造成的微小時空變化。這一發現不僅直接驗證了愛因斯坦100多年前廣義相對論的預言和引力波的存在，還開啟了人類對強引力、隨時間變化的引力以及黑洞的直接觀測，打開了認識宇宙的一個新窗口，必將推動引力波天文學的發展。

在1960年代後期，索恩開始LIGO的理論支撐研究。他在加州理工學院成立了一個引力波理論研究小組，並預測了宇宙中（如黑洞，中子星和超新星等）所產生的引力波的詳細特性和強度。1972年，索恩和其學生Bill Press（MS '71, PhD '73）首次發表了相關論文，歸納了以後大家熟知引力波的來源，預測了引力波天文學的未來演變。

1975年，索恩和Weiss討論，導致他們隨後與Drever一道，共同發起LIGO項目。從1970年代到2000年代，索恩和他的博士後以及學生一直為LIGO提供理論支持，包括分析了引力波的潛在來源、如何在LIGO的雜訊中尋找引力波、分析引力波的雜訊來源以及如何排除雜訊干擾等。索恩研究小組與俄羅斯莫斯科大學Vladimir Braginsky研究團隊合作發現，可以利用LIGO首次觀測量子力學波動。他們提出了所謂的量子非破壞測量技術（quantum-nondemolition techniques）來尋找引力波。

2004年，索恩同此時在康奈爾大學工作的Saul Teukolsky （PhD '73）一道，分別成為加州理工Robinson 理論天體物理講席教授和康奈爾的Hans A. Bethe天體物理講席教授，索恩發起了SXS（Simulating eXtreme Spacetimes）項目，在超級計算機上模擬LIGO所檢測到的引力波源。SXS模擬成為LIGO實驗室首次觀測到引力波信號的信息處理的關鍵支撐。

在其他方面，索恩還研究了黑洞的旋轉速率。他在1974年推測出黑洞圍繞恆星的軌道最大為廣義相對論允許的0.998，從不會變快。他在1985年同聖巴巴拉加州大學的James Hartle （PhD '64）一道, 得出黑洞和其他有著超強引力天體的運動定律。他在1976年同當時加州理工博士後、現劍橋大學天文所的Anna ?ytkow一道預言了中子星核的紅超巨星的存在。他先後指導了52名物理博士生，其中許多人成為所在領域的佼佼者。

他1965年與人合著教材《引力理論和引力坍縮》，1973年出版《引力》，1986年出版《黑洞：膜範式》，2017年10月11日他還將出版教材《現代經典物理》，與Roger Blandford合著。他還在1994年獨立出版了《黑洞和時間彎曲：愛因斯坦的驚人遺產》。

索恩是美國科學院院士，俄羅斯國家科學院院士，美國哲學學會會士，美國物理學會會士，美國藝術與科學學院院士。曾獲得芝加哥大學、英國格拉斯哥大學、莫斯科國立大學、加泰羅尼亞理工大學、猶他州立大學、克萊蒙大學以及伊利諾伊學院等校的榮譽學位。

2016年，他和Drever以及Weiss一道獲得科維理天體物理獎、邵逸夫天文學獎、Gruber基金會宇宙學獎以及基礎物理特別突破獎。2017年同前LIGO實驗室主任Barry C. Barish、Weiss以及整個LIGO科學合作團隊（LSC）獲得Asturias公主科技研究獎。和Weiss以及Barish共同獲得2017年歐洲物理學會的Giuseppe and Vanna Cocconi獎以及2017年復旦大學的復旦-中植科學獎。此外，索恩還獲得了美國物理學會的Lilienfeld獎，德國天文學會的 Karl Schwarzschild獎章以及聯合國教科文組織的Niels Bohr金質獎章。

參考文獻：https://mediaassets.caltech.edu/documents/52-biography-thorne.pdf

製版編輯：飲水食糧丨

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