基普·索恩：引力波是探索彎曲宇宙的理想工具

騰訊科技訊 11月4日，2019騰訊WE大會在京舉行，本次大會的主題是「雅努斯之門」。2017年諾貝爾物理學獎獲得者、加州理工學院榮譽費曼理論物理學教授基普·索恩出席了本次活動，並發表了開場演講。

基普·索恩是世界頂尖理論物理學家，聯合創建了引力波天文台LIGO，在引力波理論和觀測上做出了重大貢獻，並因此獲得2017年諾貝爾物理學獎。值得一提的是，基普·索恩還曾擔任電影《星際穿越》的科學顧問，幫助導演組設計影片中關於黑洞的影像。

談及自己投身科學研究的契機，基普·索恩表示，當50年前，自己在普林斯頓讀博士的時候被告知我們的宇宙可能有彎曲的一面，我們的時空中有一系列不同的物體——宇宙、蟲洞、黑洞、奇點等等。從那時起基普·索恩就為自己設定了一個人生目標，用理論和觀察探尋彎曲的世界。這也是過去的56年中，霍金、Lisa Randall以及其他很多的同事們都在共同探尋的東西。

蟲洞像一根光纖 需要高級文明去創造和維持

基普·索恩向現場觀眾介紹了有關「體宇宙」和「蟲洞」的知識。他表示，太陽周圍的空間是彎曲的，我們可以想像一下，在我們的宇宙當中有一個平面，它是一個三維的平面，形成了一個膜。這個膜又生活在一個四維宇宙當中，就成為了一個體宇宙。

「我們的屏幕上能夠描述二維世界，而我們生活在三維的世界當中。如果它圍繞著太陽，如果它的直徑只有幾公里，那麼這樣的體宇宙是否真的存在？1962年，當時我們認為，這樣的體宇宙並不存在；到了1999年，Lisa Randall告訴我們，這樣的體宇宙有可能存在。

我也沒有想到這一點，待會兒Lisa Randall會在她的發言當中給大家介紹體宇宙原理。如果我們看向宇宙，我們可以看到左邊的太陽系和右邊的仙女座。如果我們需要穿越體宇宙，我們可以把它折起來，這時它們的距離僅有幾公里。

從這樣的蟲洞當中，光線是可以穿越的，它就像一個光纖一樣。從土星到仙女座這麼長的距離，只要幾分鐘就可以過去。」

基普·索恩表示，蟲洞往往會自毀，會自己崩塌，需要用特殊材料去填充起來。這是一種反引力的效應，它能夠去修復蟲洞的側壁。蟲洞並不會在宇宙當中自然產生，需要有高級文明有意識的去創造和維持，再填充特殊材料，蟲洞才能存在。

黑洞內時間會倒流 但我們無法回到過去

談及引力，基普·索恩解釋道，根據愛因斯坦關於時間彎曲的定律，事物總是喜歡停留在它衰老最慢的地方，而且引力能夠讓他們聚合在一起。地球的質量會扭曲時間，而這個時間的彎曲會產生引力，有這樣的引力才讓大家安坐在禮堂的座椅之上。

人類能夠感到的引力是很小的，它使得地球上的時間每100年才放慢一秒。1976年，NASA第一次是高精度偵測到了這個變化，他們放了一個距離地球一萬公里遠的衛星，用它的原子鐘進行時間的計算，再與地面上測算的時間進行對比。它的結果證明了愛因斯坦的時空彎曲定律。

越是臨近黑洞，引力越強，時間越慢。假設有這樣一個飛船停在黑洞旁邊，在這樣的飛船上，它測的時間就會比地球上要慢一半；如果它繼續往下走，繼續接近黑洞，那麼最後時間會慢到停止。

而在黑洞之內，它比停止還要慢，時間會倒流。直到黑洞的中心，也就是起點，在這個地方廣義相對論會失敗，需要由量子力學來替代。

談及時間旅行，基普·索恩表示，物理學告訴了我們時間穿越回過去會是怎麼樣的。事實上，時間滾滾向前，無法回到過去。比如說我旁邊有一個朋友，時間會讓你們向一個方向走，而不可能說我向前，而我的朋友往後走，這是物理學完全所禁止的。

但另一方面，廣義相對論告訴我們，我們在太空旅行的時候，時間是一直向前。如果在當地來講的話，有可能你在旅行還沒有開始的時候便已經返回了，這是一個很奇妙的事情。

另外，量子物理學告訴我們，你的旅行會導致一個時間機的啟動，但是這個時間機在啟動之後，一會兒向前，一會兒向後，有可能會毀滅在一個巨大的爆炸中。

基普·索恩表示，只有量子引力學才能夠準確的告訴我們實際上是怎麼樣的，這正是他和霍金在90年代初一同做的課題。

引力波是探索宇宙的理想工具 將引導人類宇宙觀的革命

談及LIGO和引力波，基普·索恩表示，在愛因斯坦看來，引力波以光速旅行，並使得空間彎曲。當引力波在宇宙中自由運動時，它可能會使得空間伸或者縮。這個時候就可以觀測到所謂的伸縮效應。

1972年，基普·索恩開始跟自己的同事和學生一同創立了一個理論，基普·索恩認為我們能夠偵測到引力波。觀測引力波對於天文學的研究有著很重要的意義——過去人類所使用的觀測手段都是電磁波，而現在我們可以去用引力波觀測宇宙。

對比引力波和電磁波，兩者有很大的不同。引力波是空間形狀本身的震動。電磁波是原子分子波的不均勻疊加所釋放出來的，引力波是質量和能量的牽連運動的均勻釋放。電磁波很容易被灰塵或者其它的物質吸收或者分散，而引力波即使臨近了宇宙大爆炸這種非常熱非常密度大的地方，也不會被大幅度的吸收或者是分散。

引力波是一種去探索彎曲宇宙的理想工具，它很有可能會引導我們的宇宙觀，以及對於宇宙理解的革命。

1972年，基普·索恩和自己的同事們一起提出了一個設想，並由麻省理工的教授們實現，最終發明了激光干涉引力波的觀測手段。現在，一共是在20個國家有1200名科學家一起來參與，當然這其中也包括中國的科學家。

2015年的9月14號，LIGO第一次偵測到了引力波。這股引力波來源於遙遠星系兩個黑洞在13億年以前相互碰撞。這次碰撞融合釋放了大量的引力波。

「400年前，伽利略製造了第一個天文望遠鏡，他找到了木星的四個衛星；三年前，LIGO第一次觀察到了黑洞碰撞所形成的引力波。在這400年里，科學有如此大的發展，甚至我們能夠發現宇宙是彎曲的。

我想請大家一起想像下往後的400年，電磁波觀測和引力波觀測都結合起來，我們還會有更多更大的發現。」

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