發現引力波:以“無用”和“不器”之胸懷看待基礎科學之美

引力波的發現,讓這個春節除了吐槽央視意外,又多了一個真正具有價值的輿論焦點

在天時創業實驗室翻譯的麻省理工學院校長的這封信中,我們看到了這個發現的真正價值所在:

那就是基礎科學的推動力和價值

有人提出,引力波這麼重要的事情,中國都沒有立項,其實這個說法是錯的,根據財新傳媒於達維文章

早在1971年,引力波的研究就曾經被楊振寧和周培源討論過,而1979年7月在義大利召開的第二屆格拉斯曼廣義相對論國際會議上,來自中山大學的陳嘉言教授,由於在引力波研究方面的貢獻,被聘為會議顧問委員會委員。

然而,中國的研究隨著陳嘉言的逝世而歸於沉寂,在2015年7月23日,中山大學啟動研究引力波的“天琴計劃”,然而該計劃剛剛啟動,來自美國的鐳射干涉引力波天文臺(LIGO),觀測到了兩個黑洞合併的過程。

那麼?中國應該繼續引力波的研究嗎?

顯然應該繼續!

研究基礎科學,必須具備“無用”“不器”之胸懷,人們都知道“自由而無用的靈魂”,這裡的無用,是不以“有用”這一功利的價值來衡量自己的價值。這也是“君子不器”的含義。

與創業不同,創新是沒有國界的,基礎科學的研發,不是為了證明哪一個國家更應該有自豪感,而是要證明人類的創造力和對未知的好奇心。

與應用科學不同,基礎科學並無直接的產出。也許有人會因為它不帶有功利性而對其不予重視,但人類迄今每一次重要的產業革命,都以基礎科學的突破為前提。

因此,在中國人討論“引力波”的重大成就時,我們倡導國人建立以人類為單位,以人對宇宙的好奇心,和共同面對未知的觀念,與國際基礎科學研究者一道,拓展人類知識的邊界和科學的前沿。

天時國際創業實驗室創始人 深夜一隻貓

以下是天時創業實驗室原創翻譯的麻省理工學院校長關於引力波的致全校師生的公開信,信的標題是《關於基礎科學的美與力量》,後附英文原文和連結出處,在此與讀者共享。

關於首次直接探測到引力波的一封信

致麻省理工學院全體成員

在今天(2月11日)早上的10:30,華盛頓特區,麻省理工學院協同加州理工學院和美國國家科學基金會(NSF)將作出一個物理界中歷史性的宣佈:首次直接探測到Albert Einstein(艾爾伯特·愛因斯坦)一世紀前關於時空干擾預言的引力波。

你可能想看到宣佈現場的盛況。緊隨NSF(美國國家科學基金)的公開宣佈,你可以直接參與我們校內對此的釋出活動。

你可以讀到關於這個發現的概述,以及關於MIT的1962屆博士畢業生兼榮譽教授,鐳射干涉引力波天文臺(LIGO)的領導者 Rainer Weiss的採訪。

關於基礎科學的美和力量

無論是多麼令人振奮的訊息,我通常都不會給你寫信去慶祝獨立的研究成果。我們的社會,無時無刻,都會出現重要的研究成果。不過,我勸你一定要告知人們關於今天的成果宣佈,因為它廣泛地證明了人類如何探索以及為何探索深奧的科學問題,以及關於它很重要的原因。

今天的訊息至少包括兩個令人振奮的事件

首先,是科學界事件:

憑藉著廣義相對論,愛因斯坦(Einstein)正確預測了引力波的動態,宇宙深處強引力場的時空漣漪正向我們擴散開來。那些震盪的資訊相當微弱;到現在為止,他們已經一直無法直接觀測。由於LIGO成功地檢測到這些微弱的資訊 - 兩個黑洞墜毀在一起,從而形成一個更大的黑洞 - 我們有顯著證據表明,該系統的行為完全符合愛因斯坦所預言的那樣。

甚至用上最先進的光學望遠鏡,我們也無法看到這壯觀的碰撞,因為光學觀測仰賴於光,而黑洞根本不發光。但是,透過利用LIGO的儀器,我們現在可以靠“耳朵”去聽到這碰撞現象。具備這樣一種新的感官,

LIGO團隊前無古人地遇到並記錄下一個自然界基本真理。而他們利用這一新工具進行的探索路程才剛剛開始。這就是人類進行基礎科研的原因!

LIGO 漢福德臺址鳥瞰。

圖片來源:LIGO Laboratory/Corey Gray

第二個故事是關於人類成就。

它始於愛因斯坦:一個超前的人類意識,遠超出實驗能力能夠證明的概念,後人花了一百年發明了工具方才證明其有效和正確性。

這個故事延伸到Rai Weiss和他的合作者的科學創造力和毅力。在技術可能性的邊緣上工作了幾十年,Rai義無反顧地帶領著全球頂尖科學家之間的合作,取得了將思想實驗轉變為科學發現的這一輝煌的勝利。

事件的重要角色包括數十個外界的科學家和美國國家科學基金會的管理者,他們在幾十年來系統評估這個宏偉專案的正面意義,並確定是否值得鉅額的投資。故事的最新的一章講述了LIGO團隊再三嚴謹下提交了這些物理學界的調查結果。

經過仔細分析和同行評審的出版這樣一步一步的艱苦歷程,他們給我們帶來了分享這個訊息的信心——

他們開啟了探索的新的前沿。

像麻省理工學院這樣的一個地方,有那麼多人參與介入到解決現實世界問題中去

,我們有時會因為它的實際副產品來判斷證明國家在基礎科學上的投資。在(發現引力波)這種情況下,這顯得無關緊要。

然而,能夠即用的“成果”也都在這裡:LIGO一直是上千的本科生和上百的博士生艱苦的訓練場——他們中有兩個人已經成為麻省理工學院的同事。

更重要的是,在LIGO團隊和來自其他領域技術的技術發明,出現了前所未有的精密儀器,正如我們麻省理工學院的人所知道的一樣,人類無法抗拒關於新工具的誘惑。 LIGO技術必將進行調整和進一步的開發,誰都無法預測出“回報”的方式。觀察應用性的回報將流向何處,這將是很有趣的事情。

我們今天所慶祝的研究發現,體現了基礎科學的悖論:

基礎科學是艱苦、嚴謹的和漫長的 ,也是激動人心的革命和推動。如果沒有基礎科學,我們最好的猜測預言從來不會向好處發展,而“創新”是預言周圍的修補。

在基礎科學的進步推動下,社會也將進步。

我為人類社會能夠有這麼好的工具去欣賞美以及感受成果的意義和擁有能夠開啟它的機會而感到自豪和感激。

驚訝與感激的

L。 拉斐爾 列夫

英文原文

Letter regarding the first direct detection of gravitational waves

——To the members of the MIT community,

At about 10:30 this morning in Washington, D。C。, MIT, Caltech and the National Science Foundation (NSF) will make a historic announcement in physics: the first direct detection of gravitational waves, a disturbance of space-time that Albert Einstein predicted a century ago。

You may want to watch the announcement live now。 Following the NSF event, you can watch our on-campus announcement event。

You can read an overview of the discovery here as well as an interview with MIT Professor Emeritus Rainer Weiss PhD ‘62, instigator and a leader of the Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) effort。

The beauty and power of basic science

I do not typically write to you to celebrate individual research achievements, no matter how impressive; our community produces important work all the time。 But I urge you to reflect on today’s announcement because it demonstrates, on a grand scale, why and how human beings pursue deep scientific questions – and why it matters。

Today‘s news encompasses at least two compelling stories。

First is the one the science tells: that with his theory of general relativity, Einstein correctly predicted the behavior of gravitational waves, space-time ripples that travel to us from places in the universe where gravity is immensely strong。 Those rippling messages are imperceptibly faint; until now, they had defied direct observation。 Because LIGO succeeded in detecting these faint messages – from two black holes that crashed together to form a still larger one – we have remarkable evidence that the system behaves exactly as Einstein foretold。

With even the most advanced telescopes that rely on light, we could not have seen this spectacular collision, because we expect black holes to emit no light at all。 With LIGO’s instrumentation, however, we now have the “ears” to hear it。 Equipped with this new sense, the LIGO team encountered and recorded a fundamental truth about nature that no one ever has before。 And their explorations with this new tool have only just begun。 This is why human beings do science!

The second story is of human achievement。 It begins with Einstein: an expansive human consciousness that could form a concept so far beyond the experimental capabilities of his day that inventing the tools to prove its validity took a hundred years。

That story extends to the scientific creativity and perseverance of Rai Weiss and his collaborators。 Working for decades at the edge of what was technologically possible, against the odds Rai led a global collaboration to turn a brilliant thought experiment into a triumph of scientific discovery。

Important characters in that narrative include the dozens of outside scientists and NSF administrators who, also over decades, systematically assessed the merits of this ambitious project and determined the grand investment was worth it。 The most recent chapter recounts the scrupulous care the LIGO team took in presenting these findings to the physics community。 Through the sacred step-bystep process of careful analysis and peerreviewed publication, they brought us the confidence to share this news and they opened a frontier of exploration。

At a place like MIT, where so many are engaged in solving real-world problems, we sometimes justify our nation‘s investment in basic science by its practical byproducts。 In this case, that appears nearly irrelevant。 Yet immediately useful “results” are here, too: LIGO has been a strenuous training ground for thousands of undergraduates and hundreds of PhDs – two of them now members of our faculty。

What’s more, the LIGO team‘s technological inventiveness and creative appropriation of tools from other fields produced instrumentation of unprecedented precision。 As we know so well at MIT, human beings cannot resist the lure of a new tool。 LIGO technology will surely be adapted and developed, “paying off” in ways no one can yet predict。 It will be fun to see where this goes。

The discovery we celebrate today embodies the paradox of fundamental science: that it is painstaking, rigorous and slow – and electrifying, revolutionary and catalytic。 Without basic science, our best guess never gets any better, and “innovation” is tinkering around the edges。 With the advance of basic science, society advances, too。

I am proud and grateful to belong to a community so well equipped to appreciate the beauty and meaning of this achievement – and primed to unlock its opportunities。

In wonder and admiration,

L。 Rafael Reif

原文來源

http://news。mit。edu/2016/letter-regarding-first-direct-detection-gravitational-waves-0211?from=singlemessage&isappinstalled=0