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(fā)現(xiàn)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(fā)現(xiàn)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(yǎng)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(fā)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(fā)現(xiàn)、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(xiàn)象和物質運動形式為研究對象，探索自然界發(fā)展規(guī)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(fā)現(xiàn)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?！边@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(xiàn)的價值，功利主義滲透社會的各個角落……真值得好好反?。?/p>

//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?！?/p>

關鍵詞：科學精神/執(zhí)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(zhí)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(xié)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(tǒng)做出貢獻，德國提供激光技術，澳大利亞運用光學壓縮態(tài)的實驗方法等，不同背景、不同領域的科學家相互啟發(fā)，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(xié)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(xié)同分工，塑造了這一個合作共贏的成功范例?？梢姡ハ嗪献鞑攀浅晒Φ谋Ｕ?。

人物·LIGO團隊主導者

//抓住尋引力波的人//

在發(fā)現(xiàn)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(fā)現(xiàn)引力波的新聞發(fā)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(fā)現(xiàn)。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(zhí)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(fā)現(xiàn)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?！蹦壳爸袊囊Σㄑ芯恐饕袃蓚€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?！鞍⒗飳嶒炗媱潯钡呢撠熑藦埿旅裾J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(chuàng)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(xiàn)我們民族的智慧和才華。