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在惠勒的邀请之下,基普·索恩加入了黑洞与量子力学的研究行列,成为研究相对论的第一代物理学家。基普生逢其时,在他那个年代,一些重要的天体物理学问题悬而未决,等待人们利用相对论去揭开它们的神秘面纱。此外,基普才华横溢,足以让他在这个领域大展拳脚。
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基普上学期间成绩优秀,得过奖学金,与人合作时从不耍诡计。第二次世界大战爆发时,基普还非常年轻,是一名新式的和平主义者。我最初把基普简单地定义为和平主义者,结果他更正了我的说法:“我远谈不上是和平主义者。我经历了第二次世界大战以及战后的恐怖岁月,因此,我不可能是一名和平主义者。”但是,他的政治态度与他的导师有所不同。在基普看来,导致“冷战”军备竞赛的因素是狂妄与无知。参与升级热核武器计划的颇具争议性的行为,毫无疑问是惠勒的学术背景的组成部分。氢弹可能是一件威力无比的武器和大屠杀的利器。基普在想到这种超级炸弹时,脑海里会不由得蹦出一个词——令人发指。基普自己感兴趣的是纯粹的天体物理学,它的研究意图非常简单,追求的是纯粹的知识,而且这些知识不属于私人所有,而是全人类共有。超级炸弹违背道义,但是超级炸弹背后的核物理学知识本身却不涉及道德品质问题。基普对核物理学的兴趣不具有伤害性,但是那些通过安全审查的朋友们对他所提出的技术问题根本不屑一顾。基普关注的是恒星演化进程中的核反应,而对制造炸弹不感兴趣。但是,惠勒认为,两者所需要的物理学知识没有任何不同。
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惠勒深受世人的爱戴,作为一名导师,他也受到了基普的爱戴。惠勒的吸引力在于他的卓越才华以及慷慨无私的学术指导,而不是他的政治立场,因此政治分歧早被基普抛到脑后了。我们从惠勒(与他人合着)的自传中摘引一段文字,来看看惠勒身上到底有什么魔力。“现在,我已步入耄耋之年,但是我没有停止探索的步伐。我知道,对科学的追求不同于对真知的追求,前者比后者的要求更高。它的驱动力来自一种创造性渴望——描绘一幅世界远景规划图,让这个世界变得更加美丽、和谐。”
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对于基普及他那个时代的人而言,稀奇古怪的抽象数学已经变成了可以征服的实实在在的天体物理学问题。黑洞死气沉沉、一团漆黑,但令人意想不到的是,它们还可以扰动周围的时空,成为广袤宇宙中最耀眼的灯塔。尽管在20世纪六十七年代,关于黑洞存在的所有证据依然极具争议,但基普却发现这是一个天赐良机:他可以深入研究这些激动人心的黑洞,了解它们吞噬恒星、产生引力波的理论细节。这些实实在在的研究内容还催生了思想实验。基普想,会不会存在某种高级文明,它们只受物理规则的限制,而不受他提出的虫洞、时间旅行等理论的限制呢?期刊的数学证明通常会涉及人类的文化生活,变成一种可以通过计算加以验证的科学幻想。基普对相对论天体物理学的贡献具有奠基性意义。用他的话来说,20世纪六七十年代是天体物理学的黄金时代。1970年,30岁的基普成为加州理工学院的全职教授,因为翔实缜密、富有独创性的理论成果而享有盛誉,受到广泛尊重。
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他的导师以及那个时代的人都受到了召唤,去完成重要的使命。最终,在一场波及全世界的战争落下帷幕时,有的人死了,有的人则存活下来。科学上的博弈尽管更加抽象,但从表面上看前景同样光明。冥冥之中似乎有某个声音,呼唤基普把他的毕生精力投入到比职业发展更有价值的事业之中。这个声音告诉他,他有可能成为一名倡导者、劝诫者、捍卫者(或者一名非宗教意味的“传道者”),引导人们用一种新的方法与宇宙进行交流;他有可能为地球找到一种新的自然资源,供人们使用,给人们鼓舞,从而做出超越任何人(包括他自己)的贡献。天文学家利用手中的望远镜接收来自天空的不同波段的光,而基普则另辟蹊径,通过探测引力波发出的声音,对宇宙进行深入研究。就像托马斯·品钦在他那部经常被引用的著作中所说的,基普发现引力奏响的乐曲为他研究宇宙奥秘打开了一扇大门。
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在我看来,与其说基普谨小慎微,不如说他细致缜密。在计算时,他总是从容不迫、不慌不忙,有时速度甚至慢到令人难以想象的程度。但是,一丝不苟并不意味着犹豫不决。在研究中,基普经常会做出大胆自信的推测。基普也许想过,引力波可能是他所有研究中最令人激动的一个项目;他也许还想过,引力波稍纵即逝,关于它的研究肯定会极具争议性。引力波抽象难懂,有很多含煳不清的方面。如果观察的角度发生变化,引力波就会在时空相对性的作用下消逝得无影无踪。引力波是真实存在的东西,还是人们在时空测绘中操作不当所造成的错觉呢?
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爱因斯坦本人也不确定引力波是否存在。1916年,爱因斯坦先是认为引力波不存在,之后他又认为引力波存在。1936年,他再次宣称引力波是存在的。不过在这两个时间节点之间,他的观点几度摇摆。在一次关于引力波的报告中,爱因斯坦说道:“如果你问我引力波到底存不存在,我只能说我也不知道。但是,这是一个非常有意思的问题。”
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截至20世纪70年代,人们的疑虑仍然没有彻底打消。不过,历时多年的研究已经为引力波的存在提供了可靠的理论依据。也许仍然有人持怀疑态度,但是基普坚信引力波确实存在。1962年,基普开始在约翰·惠勒的指导下攻读博士学位。在那时的基普看来,引力波的存在是一个毫无疑问的事实,尽管争议声在20年后才逐渐消失。1972年,在对他指导的博士研究生,后来取得丰硕成果的比尔·普莱斯进行年度考评时,基普对引力波这个研究领域进行了展望。这也是基普对自己未来职业生涯的一次展望,向世人展示了他在深夜散步时为加州理工学院选择的发展方向。
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从概念上看,引力波是速度限制的必然产物。当两个黑洞相互绕转做轨道运动时,黑洞周围的时空扭曲加剧。由于(黑洞运动的)信息不能以超光速传播,因此时空形态无法实时适应这种变化,而是逐渐做出变化、调整。这些变化会以逐渐增强的波的形式,借助剧烈天体运动所产生的能量,以光速向外传播。
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这项研究有望带来丰厚的回报。基普反复强调,这些“新任宇宙信使”将为我们打开“一扇观测宇宙的新窗口”。但是,关于这些重大的天体物理现象以及它们传递给引力波的能量,人们所了解的具体信息依然非常少。万有引力是最弱的已知作用力,两个电子之间的电磁力是它们之间引力的无数倍。我们可以高高跳起,说明单凭肌肉力量就可以轻松地克服地球引力。只有致密程度超乎想象的质量和能量发生最剧烈的动态变化所产生的引力波,才可以被最灵敏的仪器捕捉到。
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尽管路途坎坷,但是这个时代呈现出的繁荣景象足以鼓励人们勇往直前。身处相对论研究的黄金时代,人们梦想宇宙中有无数奥秘等待发掘。我们所在的这个宇宙向我们展现了精彩纷呈的视觉图景,或许也会给我们提供美轮美奂的听觉享受。伽利略利用天文望远镜观察太阳和行星。在看到月球表面的山脉之后,他断定月球这个天体并不是一个神圣天国。在看到木星的卫星和行星环之后,他确定地球并不是宇宙的中心。在随后的几百年里,太阳系乃至银河系外的天体一个一个地进入了我们的视野。这么多的意外惊喜或许预示着引力波探测器也会获得丰硕的回报。如果能记录来自太空的声音,那些无法预测的未知现象就有可能会纤毫毕现地展示在我们眼前。当基普与雷纳携起手时,这个美妙前景让他们意气风发。
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1975年,雷纳和基普一起出席了美国国家航空航天局(NASA)在华盛顿哥伦比亚特区举行的一次会议。当时,基普正准备向加州理工学院提交成立引力实验研究项目组的申请,他出席这次会议的目的是为撰写申请报告搜集相关资料。雷纳回忆说:“我在华盛顿机场等着接基普,而在此之前我没见过他。第一眼看到他时,我不禁‘啊’了一声。他留着稀疏的长发,打着领结,手腕上戴着腕带。我觉得他是一个稀奇古怪的家伙,也许在他眼中,我也非常古怪吧。
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“后来,我发现我们是普林斯顿大学的同级校友。我还发现他是一个讨人喜欢的家伙,虽然他看上去疯疯癫癫的。很快,我就跟他熟络了。”
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谈到他们随后参加的那次会议时,雷纳说:“我们通宵畅谈,一夜未眠。当时,基普一直在思考:‘如果想通过实验研究万有引力,加州理工学院需要完成哪些工作呢?’”
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基普也几次回忆起他与雷纳的通宵交谈:“从20世纪70年代到20世纪80年代,再到20世纪90年代,我们经常秉烛夜谈。”说到这里,基普笑了起来,也许是想起了某些细节。“但是,到底是哪一天聊了个通宵,我完全不记得了。我的记忆力太差了。”
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“那是因为你经常熬通宵。”我补充了一句。
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我们的交谈是对基普记忆力的一次考验。最后,他通过查找他精心创建的文件档案,才确定了他们俩彻夜交谈的具体日期。当时,基普打算把引力波实验作为项目申请的主要内容,但后来引力波变成了核心内容,造成这个变化的原因可能就是他与雷纳的交谈。
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雷纳回忆说:“我们在一张纸上画了一幅很大的图,呈现出引力研究的所有方面。未来的方向在哪里?或者说,我们会有什么样的未来,要做哪些事情?我没有劝说基普,他是主动来找我的。基普认为,他们在加州理工学院的研究就应该是利用那套设备完成引力波探测工作。这项研究似乎前途光明,我们因此展开了热烈讨论。有一个问题让基普坐立不安,他不停地说:‘哎呀,我一个人可办不到,我该找谁帮忙呢?’”
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接着,雷纳说道:“基普已经想好怎么办了,他打算雇用弗拉基米尔·布拉金斯基。这个苏联人很优秀,与基普的关系也非常好。你是否知道,基普在莫斯科待过一段时间。”
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基普提醒我,布拉金斯基是由正式成立的遴选委员会按照正式的程序确定的人选,委员会成员有学校领导、教授以及学术团体的负责人。在任何情况下,经过慎重考虑之后确定的实验项目负责人候选名单中都会有弗拉基米尔·布拉金斯基的名字。听了这番话,我对布拉金斯基的印象有所改变。
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在海底等极端条件下,由于压力、温度都极不利于生存,就连代谢海底热泉释放出来氢单元素也几乎是一个不可能完成的任务,但某些生物却生活在那里,甚至离不开这些恶劣条件。那个时期的苏联科研人员并不是这类“嗜极生物”,因为“嗜”这个字含有他们对所处环境甘之如饴的意思。这些科研人员身处清苦的学术环境中,一方面要承受难以想象的压力,一方面只能靠最简单的“营养”来维系学术生命,但他们却顽强地坚持下来,而且取得了丰硕的成果。苏联的天体物理学研究中心虽然处境堪忧,但他们传奇的成就受到了包括基普在内的西方学术界的推崇。基普去过几次莫斯科,“克格勃”的监视并没有让他感到特别害怕。审查可能令布拉金斯基深感烦恼,但是他没有表现出来,而是耐心地履行所有必需的手续。在合作创造的价值以及友谊带来的愉悦感面前,审查的烦恼烟消云散。他们的行程有好几次都超出了莫斯科内环的范围,按照“克格勃”的要求,布拉金斯基需要事先把基普的行程报告给有关部门,以便后者核实他们的实际行程。布拉金斯基私下里向基普坦承,每次基普来找他,他都要接受“克格勃”的盘问。基普每次去到苏联都会受到严密监视,布拉金斯基去往美国也会受到监视。
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苏联和美国都很关注他们的一举一动。基普认为,在20世纪60年代末70年代初,他的电话肯定受到了美国政府的监听。有一段时间,洛杉矶联邦调查局的贝文思先生四五次敲开基普办公室的门,询问关于弗拉基米尔·布拉金斯基的详细信息。这类荒谬的监视令基普不胜烦恼,他打开办公室的门,对贝文思说道:“布拉金斯基就在这里,你亲口问他吧。”接着,基普礼貌性地把这名张口结舌的特工介绍给布拉金斯基。两名访客都惊愕不已,一阵沉默之后贝文思说道:“我和你们一样,也是有血有肉的人。”他一边说,一边拉起裤腿给他们看,仿佛这能说明什么问题似的。
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布拉金斯基已经说服基普相信引力波探测肯定会取得成功,基普希望能亲自参与这项工作,而不只是担任苏联科学家的顾问。雷纳解释说:“问题来了。基普知道布拉金斯基从苏联出境是一件非常困难的事,因为‘冷战’还没有结束。我不知道布拉金斯基为什么可以出国。但是,从他可以出国这件事来看,我认为他与‘克格勃’有关系。当然,这只是我的推测,不过似乎有一定道理。”
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基普向我保证布拉金斯基与“克格勃”没有任何关系。据他介绍,布拉金斯基是一名苏联共产党员,苏联政府给布拉金斯基发放旅行许可证是出于国家荣誉的考虑,让他展示苏联在科研上取得的成就。基普说:“但是,他也有好几次被拒签,临登机时签证被没收的事情发生过不止一次。”
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在基普看来,布拉金斯基应该是他招揽到加州理工学院合作开展科研工作的不二人选,布拉金斯基也有意在加利福尼亚明媚的阳光下无忧无虑地生活。尽管布拉金斯基最终没有离开苏联,但是他的学术影响力却大大地超出了国界。至今,一些先进的探测器仍然受益于布拉金斯基研究团队的成果。
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