2016年12月22日，《科学》杂志将年度科学的最高荣誉授予了LIGO国际合作项目的科学家，激光干涉仪引力波天文台（LIGO）的科学团队不仅获得了《科学》杂志的年度突破奖，还在2016年12月4日获得了共同基金会颁发的科学突破奖，早在今年的5月份，科学突破奖的发起人、俄罗斯富豪米尔纳“自作主张”地宣布了年度特别奖的获得者，为LIGO国际团队完成的引力波搜索实验奖励300万美元，以表彰该团队去年发现、今年2月份宣布的第一次成功捕获的由两个黑洞合并事件产生的引力波。网民注意到马云夫妇参加了12月4日的颁奖典礼。马云和多位世界级的企业家共同发起了年度科学突破奖的基金会，米尔纳出“大头”，马云出“小头”，马云的“这笔买卖”十分划算，每年几十万美元的注资既能为中国科学家带来更多的获奖机会，也能为世界科学发展添加中国元素，在某种意义上讲，每年为科学基金会投入几十万美元比为恒大足球俱乐部投入十多亿人民币更有影响力，考虑到阿里巴巴实施“走出去”的国际战略，科学文化在中外国际交流中发挥独特的作用，我们不得不钦佩马云的国际视野和商业才华。虽然不能对马云提出“道德赎金”和“春风送暖”的要求，但是，本作者想到了“阿里计划”和阿里巴巴的“奇妙联系”，原来以为“阿里计划”有阿里巴巴集团的介入，后来知道“阿里计划”中的“阿里”纯粹是西藏的一个地名，中国科学院高能所制定的“阿里计划”无意之中为阿里巴巴集团“冠名”，马云不用“买单”，出于“缘分”的考虑，为“阿里计划”提供一些科研资助也未尝不可。

《自然》杂志没有设立年度的科学突破奖，但是，杂志社设立了年度影响科学的10位人物，LIGO国际合作团队的发言人当选了《自然》杂志的10位年度人物之一。阿尔伯特·爱因斯坦在1915年提出了广义相对论，1916年预言了引力波的存在，一百年的时光匆匆离去，LIGO国际合作团队使用世界上最精密的激光干涉仪仪器，第一次探测到时空中的涟漪——引力波，第一次直接验证了爱因斯坦的引力波预言。LIGO团队在今年的2月份和6月份发布了两个独立的引力波信号，加强了引力波存在的真实性，但是，一些科学家仍然怀疑引力波检测的科学性，这些引力波信号是不是其它振动因素引起的？精密仪器的噪声会不会“欺骗”了科学家的耳目。也许出于一些对引力波信号质疑的考虑，诺贝尔奖委员会没有将今年的物理学奖授予LIGO团队，为了谨慎起见，“等一等、看一看”的做法还是管用的。引力波不与物质发生相互作用，在传播的途中损失的能量非常少，但是，遥远的引力波传播到地球的观测台时已经极其微弱，引力波引起的时空纤维变化极小，只有最精密的LIGO一类的探测器能够直接地捕获牠它们，这就是爱因斯坦一百年前预言了引力波，一百年后科学家才发现它们行踪的原因。本作者今天读到一篇文章，中心思想是人类不要成为科学的“奴隶”，其实，我们对科学发展需要更多的耐心，科学能做什么、不能做什么与我们所处的科学时代有紧密的联系，不要成为科学的“奴隶”，难道可以成为科学的“将军”？科学本身没有“标记”，只有人类如何应用科学时才会为科学贴上人类文化的“标签”。

爱因斯坦如何预言了引力波的存在？他建立的广义相对论将两个分离的时间和空间概念联成单一的整体，时空就像一张遍布宇宙的“纤维网”，宇宙中的所有物体在时空的纤维中做各种运动。爱因斯坦认为大质量的物体能够弯曲时空纤维，就像将一个保龄球、或铅球搁置在一张蹦床上时产生向下的弯曲一样，时空纤维的“往复运动”产生了引力波。发现引力波的一个重要意义在于为天文学家打开了一扇新的窗口，他们不能从一个看不见的天体中获得发射和反射光的信息，黑洞就是一个不发光的天体，如果不发光的天体在一些极端的天文事件中发出了引力波，天文学家可以从遥远天体和巨大能量释放的事件中捕获引力波信号，在传统的“光天文学”之外，建立一门“引力波天文学”。引力波只是爱因斯坦发现广义相对论的一个“副产品”，他本人没有想到在广义相对论发表一百年后，“副产品”变成了天文学和天体物理学的“主打产品”，“引力波天文学”可能成为一门“新天文学”，引力波望远镜可能成为“伽利略的望远镜”之后的“爱因斯坦的望远镜”。在天文学界，所谓的“爱因斯坦的望远镜”指的是“引力透镜”，指的是光线在引力场发生弯曲后形成的“错位”影像，本作者适当地延伸了“爱因斯坦望远镜”的含义，将这一望远镜理解为“引力波望远镜”，不知天文学界会不会接受本作者“走向哲学的天文学、走向天文的哲学”的这种建议。

为什么说引力波只是爱因斯坦广义相对论的“副产品”昵？我们可以从物理学说史上寻找答案，爱因斯坦的“科学梦”不是要建立一门“引力波天文学”，而是要建立一门不同于牛顿的“新引力学”。17世纪的科学巨人牛顿站在历史上另外三位杰出科学家哥白尼、开普勒和伽利略的“肩膀”上，提出了揭示天体运动的万有引力定律，解决了那个时代的许多难题，包括潮汐产生的原因，地球和月亮的运动，彗星的轨道问题。然而，牛顿的万有引力理论虽然解释了天体之间普遍存在的引力作用，但是，牛顿解释不了引力的本质，甚至将“上帝之手”视为天体运动的“第一推动力”，在随后的300年中，产生引力的原因仍然是个谜。随着科学家们发明更精密的天文望远镜，他们发现观察的结果与牛顿经典理论预言的有微小的偏差，比如：牛顿理论对于水星运行轨道的预测与实际观察的结果稍有不同，存在水星的“进动”；牛顿理论不能解释一个“思想实验”的难题，即：如果太阳突然消失，那么周围的行星是立刻沿运动的切线方向飞走？还是等待光传播所需的时间？牛顿理论认为周围的行星会立刻飞出太阳系，而爱因斯坦理论认为存在一个引力按光速传播的“时间差”，水星和金星先收到“太阳消失”的引力信号，先飞出轨道；地球和火星后收到“太阳消失”的引力信号，后飞出“生于斯、长于斯”的太阳系。

牛顿的经典理论认为引力是物体的一种属性，物体引力的大小虽然与空间距离的平方成反比关系，但是，物体的引力本身与时空没有任何联系，“苹果落地”是地球对苹果吸引的结果。爱因斯坦的现代理论认为引力是时空的一种属性，物体的质量引起了时空纤维的弯曲，物体在弯曲的时空中运动仿佛受到了物体相互作用的引力一样，既然引力只是时空弯曲的作用，那么物体本身没有引力的属性，爱因斯坦甚至认为一个诸如地球一样的引力场可以用一个非引力场的加速运动参考系来代替，比如：一个在零重力环境中加速运动的火箭参考系。在广义相对论提出后的一百年，源于其它主要的预言，比如：光线弯曲、水星近日点进动以及引力红移效应都被一一证实，而引力波却始终未被直接探测到，问题在于它的信号极其微弱，缺少有效的观测技术，理论大大超前观测技术，造成检验的困境，一些物理学家甚至认为，搜索引力波的踪迹等于在做一场科学史上最大的“无用功”。有趣的是爱因斯坦不仅预言了引力波，还预言了引力波搜索的“不可能性”。21世纪的科学发展，特别是光量子科学技术的进步使得检验引力波的设想变成现实，LIGO国际合作机构的一千多名科学家通过“集体科学”的力量，把“不可能”的检验变成了可能。《科学》和《自然》杂志把年度“最有价值的科学”奖项授予LIGO科学团队，这符合科学演变的逻辑。虽然在引力波的发现中存在一些疑点，离最终的检验还有很长的距离，但是，物理学家已经建立“后爱因斯坦时代”的引力波天文学、或引力波物理学。爱因斯坦为了超越牛顿的理论独自建立了广义相对论，谁也没有想到作为“副产品”的引力波预言变成了一大分支的“引力波天文学”，爱因斯坦也没想到引力波能够包含诸如黑洞的信息。人类不是科学的“奴隶”，科学却给人类带来了无数神奇的体验。

（邓如山2016-12-23&160;邮箱：[email protected]&160;）

（Gravitationalwaveis"by-products"ofthegeneraltheoryofretivity）

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