從引力波刷屏一窺基礎科學的魅力

李一一

茫茫宇宙，隱藏著許許多多不為人類所知曉的奧秘。2016年2月11日，美國LIGO（激光干涉引力波天文臺）團隊宣布首次直接探測到引力波，這開啟了人類觀測和研究宇宙的新紀元。引力波被直接探測，無疑是21世紀人類在天文學領域最具里程碑意義的重大科學發現之一。我們在驚嘆于此的同時，或許更需要思考——為何是美國人首先發現了引力波？

關于本專題，你可以知道的：

①什么是引力波？基礎科學的價值是什么？如何把火遍網絡的引力波運用到作文中？

②美國科學界非常重視基礎科學，尤其注重培養公眾對科學研究特別是基礎研究的興趣。

科普·引力波

在物理學上，引力波是愛因斯坦廣義相對論所預言的一種以光速傳播的時空波動，如同石頭被丟進水里所產生的波紋一樣，引力波也被視為宇宙中的“時空漣漪”。愛因斯坦提出“強引力場事件”可產生引力波，比如黑洞合并、脈沖星自轉以及超新星爆發等。引力波是愛因斯坦廣義相對論實驗驗證中最后一塊缺失的“拼圖”。

引力波，你好！

引力波一直都存在于宇宙之間，但人類從提出理論預測到真正捕捉到它，卻足足花了100年的時間。2016年2月11日，美國國家自然科學基金會攜同加州理工、麻省理工以及LIGO科學合作組織（LSC）的專家向全世界宣布：美國的LIGO團隊首次直接探測到了引力波。100年前愛因斯坦的預測，此時真正得到了驗證。對于人類乃至地球的歷史來講，100年不過瞬間，而探測到引力波的存在，則意味著人類距離認識與揭示宇宙形成之謎又近了一步。

【速評】人類社會每一次重大的自然發現、科學突破，都是人類認知領域的擴展，是對世界了解深度和廣度的拓展。

科普·基礎科學

基礎科學是以自然現象和物質運動形式為研究對象，探索自然界發展規律的科學，其包括數學、物理學、化學、天文學、地理學、生物學6門基礎學科及其分支學科、邊緣學科。人類對基礎科學的研究往往充滿艱難困苦和孤獨。相比于探尋“人類從何而來”等哲學問題，人類似乎更愿意用“有用”或“沒用”來評價事物。經常有人會說，如果基礎研究不能帶來更快的汽車和更好用的電器，又有什么意義呢！而LIGO團隊對引力波的探測恰恰就是一個“不實用”的基礎科學研究項目。

//無用之用是為大用//

“‘跨世紀的發現對我有什么用呢？”這是“引力波”這個陌生名詞刷屏后，很多人的疑惑。的確，基礎理論實在與眼前的生活無關。而在歐美的很多科學家和普通公眾看來，就算基礎科研沒有附帶的應用成果，這些對涉及認識宇宙、認識世界運行法則的研究，也是值得他們不計成本大力投入的。而這樣的科學認知，在當今的中國是欠缺的，因為我們的社會更熱衷于“速勝”的科學研究。

關鍵詞：功利主義與理想主義/有用與無用/無用之用

考場速用：《莊子》中有句名言：“無用之用是為大用。”這句話對于描述天文學領域中看似無用的基礎研究，可謂中肯之至。就以探測引力波為例，有人認為如果該研究不能帶來更快的汽車和更好用的電器，又有什么意義呢！然而，LIGO團隊卻愿意不計成本大力投入這個“無用”的項目，最終驗證了愛因斯坦100年前的預言！反觀我們的社會，為了所謂的有用，人們都急于把自己的所作所為轉換為可以兌現的價值，功利主義滲透社會的各個角落……真值得好好反省！

//讀懂引力波背后的科學精神//

探測引力波不同于一般科研攻關，除了人力、物力、財力的空前投入，還在于其空前的未知——愛因斯坦的偉大猜想已經存在了100年，但在引力波被捕捉到之前，沒有人敢斷言愛因斯坦的猜想是對的，也沒有人敢證明這個偉大的猜想。明知難為而為之，是基礎科學的艱難所在。然而，在成功探測到引力波后，更易于記誦的，是LIGO團隊的一句宣言：“這就是科學，我們不挑容易的事做。”

關鍵詞：科學精神/執著/不畏艱難/追求真理

考場速用：LIGO團隊明知難為而為之，不畏艱難地探尋著未知的世界以驗證100年前愛因斯坦的科學理論。他們說：“這就是科學，我們不挑容易的事做。”這種對科學的信念和執著，比起黑洞相撞激起的漣漪，更具有穿越時空的力量。

//全球智慧的協作//

上千名科學家參與的國際合作機制，讓LIGO團隊被譽為匯集了世界各地科學家的“最強大腦旗艦隊”。英國對LIGO鏡子懸掛系統做出貢獻，德國提供激光技術，澳大利亞運用光學壓縮態的實驗方法等，不同背景、不同領域的科學家相互啟發，相互交流，共同參與LIGO項目。此外，美國政府和社會更是形成了對基礎科研項目支持的合力。來自社會的支持與認同，是LIGO團隊取得成功強而有力的后盾。

關鍵詞：團結協作/合作共贏/支持

考場速用：美國LIGO團隊首次直接探測到引力波成了2016年春最熱門的大事件。上千名科學家參與的國際合作機制，讓LIGO團隊被譽為匯集了世界各地科學家的“最強大腦旗艦隊”。不同背景、不同領域的科學家協同分工，塑造了這一個合作共贏的成功范例。可見，互相合作才是成功的保障。

人物·LIGO團隊主導者

//抓住尋引力波的人//

在發現引力波的LIGO團隊背后，隱藏著一位傳奇人物——基普·索恩。在華盛頓舉行的發現引力波的新聞發布會上，基普·索恩用不多的話語和冷靜的表情，傳遞出他一貫堅持的信念——引力波遲早會被發現。如果不是基普·索恩的堅持，引力波探測計劃很有可能只是一篇紙上談兵的論文，美國國家科學基金會也不會愿意為此“燒掉”數十億美元。正是因為基普·索恩的堅持，他才成了抓住引力波的人。

【微評】信念是一種使人執著向前走的品格，也是生命的動力與奮斗的目標。基普·索恩用他的實際行動告訴我們，堅持信念，理想之船方能駛向成功的彼岸。

鏈接·引力波探測的中國腳步

//打“太極”彈“天琴”//

LIGO團隊的發現讓我國科學家對本國的引力波研究充滿期待。中國科學院力學研究所研究員胡文瑞院士說：“如果說引力波是一首宇宙交響曲，那么LIGO團隊的成果只是一個序曲，主樂章還在后頭。”目前中國的引力波研究主要有兩個方向，一是“太極計劃”和“天琴計劃”，這兩個計劃都是要去太空探測引力波的；二是“阿里實驗計劃”，該計劃目標是在地面探測原初引力波。“阿里實驗計劃”的負責人張新民認為，中國是一個大國，在探測引力波領域不能空白。他說：“我們必須抓緊創新而不是跟蹤，做出我們應有的貢獻。”

【微評】“太極計劃”“天琴計劃”“阿里實驗計劃”承載著中國的科研夢，是大國崛起必不可少的組成部分。我們始終堅信，中國科學家有能力在探索未知世界的道路上展現我們民族的智慧和才華。