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没有哪一个春节像今年人们刷屏这样泾渭分明:前四天,全国人民沉浸在手机刷红包、送祝福的欢乐之中;后三天以来,中国人民与世界人民一起在手机等网络设备上刷着一个热词“引力波”——这个陌生的科学名词一夜之间妇孺皆知,从科学家到普通百姓,“地球人”都为之欣喜。
当地时间2月11日,美国加州理工学院、麻省理工学院、激光干涉引力波观测站(LIGO)科学联盟等机构联合向全世界宣布:2015年9月14日,我们真的探测到了引力波——距离地球约13亿光年的两个总质量为62个太阳的黑洞碰撞所发出的引力波!
何为“引力波”?通俗地说,引力波如同向一个池塘中投下一枚石子所引起的水波涟漪。稍为专业地说,引力波是“时空涟漪”——物质在运动、膨胀、收缩过程中,在时空产生涟漪并传播开。溯本求源,1915年,爱因斯坦发表广义相对论,论证引力的本质是时空几何在物质影响下的弯曲;1916年,爱因斯坦在广义相对论的框架内又发表论文,论证引力的作用以波动的形式传播,即引力波。
那么,引力波的首次发现为什么令地球人如此欣喜?正如科学界名言所说:人类对宇宙的了解远远小于对它的不了解;人类未知的,并不代表它一定不存在。预言百年,苦寻近60年,人类首次直接探测到引力波,最后一块缺失的“拼图”完成,广义相对论的预言被一一验证,这是具有里程碑意义的科学发现。如果说科幻作品《星际穿越》和《三体》不约而同地将引力波选为人类未来发达的通讯手段还是美好幻想,如今引力波的发现真实地为人类开启一扇新的大门,打开了人们感知、观察、解释无垠宇宙的广阔视野,其意义远远超出检验广义相对论预言本身:
——打开探测宇宙的新窗口:几百年来,天文学发现主要靠电磁光谱测量,射电、光学、红外、X射线等天文观测手段都是收集光,靠“看”观测宇宙;引力波的发现则以“听”这一完全不同的方式进行天文观测,就像发明望远镜和发现太空无线电波一样,引力波天文学这一学科的新大门被打开,人类从此有望饱览神秘宇宙的无穷奥妙。
——开启人类波澜壮阔的新旅程:引力波天文学研究从此不再纸上谈兵,在探索宇宙那弯曲的一面 (从弯曲时空而产生的事物和现象)的旅程上,黑洞的碰撞和引力波的发现正是这个旅程上第一个优美的起跑。
——实现人类50年前设定的伟大目标:直接探测宇宙中难以捕捉的事物,更好地理解和利用宇宙。此前,人类对多元复杂且海量的世界认知甚少,人类有限感知形成和显示的全貌可能是被歪曲的世界。
广义相对论诞生百年之际,人类续写爱因斯坦式的新传奇,拨动宇宙探索的更多“天琴之弦”,同样绝非一年十年之功,也非一人一团队一国所能,引力波的发现过程与进程给我们提供了多重启示:
——科学研究热追应用科学,别忽视基础科学。近日发布的《2015年科学报告:面向2030》表明,在竞相提高国家竞争力过程中,许多国家都忽视了基础科学研究。即使美国基础科学研究预算也排在防御、航空航天等之后的第五名。欢呼引力波的发现正好展现了基础科学的悖论:它是艰苦的、严谨的、缓慢的,又是震撼性的、革命性的和催化性的。引力波探测既是科学界公认难度最大的尖端科技之一,也是意义十分重大的物理学基础研究。人类科技始于爱因斯坦至今至少有两项成就:一是他阐述的广阔的人类意识形成一个个超越当时实验能力的光辉思想,二是后人用100年的科研实践验证了其预言的存在及进步性。引力波的发现及百年来科学实践证明,没有基础科学,再好的设想无法得到验证,应用科学的创新只是小打小闹,基础科学哪怕前进一小步,人类发展将会前进一大步。
——科学研究要耐得住寂寞,更要淡泊名利。 100年前,爱因斯坦也认为引力波太过微弱而无法探测,甚至怀疑黑洞是否存在。但是,100年来尤其是近60年来,明知宇宙浩渺难测、成功渺茫无望,从美国到欧洲,从中国到日本,世界上几十个科研团队上千名科学家抛开短期功利,潜心科学探测,在一次次绝望中重燃希望,矢志不移,终于创造奇迹。诺贝尔生理学或医学奖获得者屠呦呦同样如此,她一生默默无闻、坚忍不拔,与60多家科研机构500多名科研人员一起 “四十年磨一剑”终于发明青蒿素,为人类带来福祉。“我喜欢宁静,蒿叶一样的宁静;我追求淡泊,蒿花一样的淡泊。 ”非宁静无以致远,非淡泊无以明志,成功不青睐追名逐利者,只属于矢志不移者,屠呦呦的获奖感言道出了科学研究的至高追求,应成为所有科学工作者的座右铭。
——科学研究最终不为获奖,而为人类进步。一株小草改变了世界,中国之蒿走向了世界。 “屠呦呦的研发对人类的生命健康贡献突出。 ”诺贝尔生理学或医学奖评委让·安德森的评价与屠呦呦的获奖感言互相印证着科学研究的出发点与落脚点:“我有幸参与青蒿素的研发工作,但我不是以获得诺贝尔奖为终极目的。我唯一的追求是,抗疟、治病。”科学研究就是在传承中创新科技,在创新中服务人类。发现引力波的新闻一公布,不少人预测将很快获得诺贝尔奖,但科学家的回答让我们的思绪回复到科学研究的本来意义上:获奖没来得及想也没那么迫切,发现引力波打开宇宙研究新窗口后,科学家们将会在利用发出引力波的天体物理源研究宇宙学等三个方向上,迅速展开新的研究。
科学突破的方向所在,就是人类认识宇宙的进步所在、人类福祉的进步所在,我们期待,引力波拨动宇宙探索的更多“天琴之弦”,造福人类。
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