引力波发现者索恩：引力波研究可能颠覆现有量子力学理论

基普·索恩在北京出席“世界科技创新论坛”并发表演讲。 图片由主办方提供

基普·索恩（Kip Thorne），美国理论物理学家，因在LIGO（激光干涉仪引力波天文台）探测器和引力波观测方面的决定性贡献，荣获2017年诺贝尔物理学奖。此外，索恩对科普工作也颇有兴趣，2009年从加州理工学院退休后，还担任电影《星际穿越》的顾问。

8月11日，索恩在北京出席由厚益控股和《财经》杂志联合主办的世界科技创新论坛，介绍了他对引力波研究的看法。他表示，到2030年，可能会捕捉到四种不同类型的引力波。“通过引力波的研究，我们可以知道，宇宙是怎么产生的，以及爆涨时期的发展。”

此外，索恩畅想，希望通过引力波探测，诞生一些和经典理论如量子力学完全相反的一些理论，“让我们用全新的角度看待经典的量子力学和量子研究”。

谈引力波首次发现：5个月时间、10万条数据“验明正身“

索恩奠定了引力波探测的理论基础，也是LIGO的联合创始人。“LIGO本身是从1972年开始建立的，已经有43年想去追踪引力波”。

索恩提到，合作对解决引力波这个复杂的问题非常重要。LIGO项目涉及到1000多个科学家，80多个机构和16个国家，也包括中国。

经历漫长等待，引力波终于现身。2015年9月14日，来自两个黑洞的相撞的引力波，经过13亿年的长途跋涉到达LIGO探测器。

“13亿年前，在一个遥远的星系，两个黑洞围绕着旋转产生了引力波，在它们一起旋转过程中突然之间出现了碰撞，然后它们出现了引力波的大爆发。引力波爆就在整个的星系和宇宙中穿行。”在论坛上，索恩如此描述这个引力波的诞生。

“当我们的祖先和类人猿一起出现在星球上的时候，这些引力波就进入到我们的银河系，2015年9月14日到达地球。”索恩说，LIGO发现这个的信号后，花了整整5个月，由千名科学家和工程师紧密合作，“来自欧洲的同事支持分析这些数据，确保我们看到的是真正的引力波。”

“引力波的监测非常复杂。因为我们要确保不是其他的东西影响到我们的探测仪。所以我们有10万条数据渠道，去分析在我们的监测仪当中发生了什么，以及环境当中发生了什么。5个月的分析之后，我们彻底确信，监测到的就是引力波。”索恩说。

此后，新的发现不断出现，2015年12月26日，2017年1月4日，2017年8月14日，2017年8月17日，LIGO又先后探测到引力波。

再之后，索恩和雷纳·韦斯（Rainer Weiss）、巴里·巴里什（Barry Barish）三位科学家获得2017年诺贝尔物理学奖——诺奖极少如此迅速地发给新近的成果，这也从另一个角度印证了三位科学家成果的不俗。

通过引力波研究宇宙如何产生和爆涨时期的发展

什么是引力波？索恩说，世界上只有两种波在宇宙中可以传导，带来远处的信息。一个是电磁波，一个是引力波。“电磁波是什么？就是电磁场的震荡在随着时间的变化，在空间中传播。那么引力波它是时间、空间这本身的波动。电磁波是由不断运动的带电量的粒子形成的，而引力波是巨大质量的物体产生，比如说黑洞。电磁波很容易被吸收，很容易被散射，而引力波是没有办法被这个散射或者是吸收的，即使是在宇宙这个早期的黑洞碰撞的时候也不会被吸收。”

索恩表示，在研究引力波的过程之中，更有意思的是可以看到宇宙是如何诞生的。从宇宙诞生至今，即使是在高温、高热的环境中，引力波也不会被吸收和散射。有强有力的理论证明，宇宙诞生后的爆涨时期是一个把各种波放大的过程，通过偏差正负光的技术可以看到这一点。

“通过引力波的研究，我们可以知道，宇宙是怎么产生的，以及爆涨时期的发展。”索恩说。

索恩介绍，2030年，会进一步改善LIGO的测试仪，印度、北美、日本等地的LIGO都会得到改善，也许还会在其他地方出现LIGO。

索恩进一步介绍到，到2030年，可能会捕捉到四种不同类型的引力波。“这些引力波来自不同波的时段或者说波的时代，因为它们有不同的波形特点。”

通过引力波研究或能诞生颠覆性的新理论

精度更高的引力波探测项目——太空激光干涉仪（LISA），在未来或能看到更多。“到2030年甚至以后更长的时间，我们会做的最令人震惊的事情是对宇宙的探索。”索恩说。他特别提到，“希望中国能够在对地和对空（探测）方面做出更多的贡献。”

“当宇宙诞生时候，电磁力还不存在，当时的物理和现在不一样。一秒的一万亿分之一的时候，电磁力会出现，物理会发生变化。我们期望或者是认为这是以泡沫的状态出现。”索恩说。

“如果真的这样的话，这些泡沫当中就会出现比如说水分子、水滴，在每一个泡沫当中有一个电磁力。根据理论，这些泡沫是以光速在扩张，可以碰撞，出现引力波。那么随着宇宙不断扩张，这些引力波越来越长，越来越长。现在这些引力波的长度已经是LISA是可以测试的，我相信2030年的时候LISA可以看到或者感受到电磁产生的过程，通过引力波的分析。”索恩表示。

索恩表示，通过LISA，在2050年我们对宇宙大爆炸的调查可以出一些结果。“所以通过引力波的研究，我们可以知道，宇宙是怎么产生的，以及爆涨时期的发展。”

索恩在最后说，“作为一个理论物理学家，我们一直觉得这是我们能做出的最大的贡献。我非常期待在未来看到、观察到的数据，能够产出一些和现在经典理论如量子力学非常不同、完全相反的一些理论。我也希望能够推动这些新的观察。让我们用全新的角度看待经典的量子力学和量子研究。”