險，愛因斯坦差點否認引力波存在

陶梓鈺

2017年諾貝爾物理學獎授予三名引力波探測計劃的科學家、包括中國在內的全球70多家天文臺共同宣布探測到雙中子星合并產生的引力波……“引力波”這個一百年前由天才物理學家愛因斯坦提出的概念一下就“火”了。但很多人都不知道，在引力波概念提出后的數十年間，愛因斯坦曾反復糾結于“引力波真的存在嗎？”

這一切還得從1915年愛因斯坦提出晦澀的廣義相對論說起。這個新理論的提出，革新了自牛頓以來的引力觀和時空觀，創造性地論證了引力的本質是時空幾何在物質影響下的彎曲。1916年，愛因斯坦在廣義相對論的框架內，又發表論文，預言了引力的作用以波動的形式傳播，這就是引力波的由來。

然而在當時，這個結論其實只是愛因斯坦從純數學的角度，求解他提出的引力場方程時得出的答案。但引力波究竟是只存在數學推理中的空想，還是在現實中可以觀測到的物理現象，愛因斯坦自己也沒有概念。因此在論文中，他有些沮喪地提到，“引力波輻射的能量極少，在所有能想得到的情況下，引力波的輻射都可以被忽略?！?/p>

一百年前，很少有人能真正理解廣義相對論，甚至連愛因斯坦本人在一些問題上也犯下不少錯誤。因此在接下來的幾十年中，愛因斯坦數次修改對引力波的判斷。其中最著名的一次發生在1936年。當時愛因斯坦試圖重新求解自己提出的引力場方程，這需要更深的數學知識。幸運的是，助手納森·羅森在此方面功力深厚，兩人在研究引力場方程時共同提出了包括“蟲洞”在內的一系列新物理概念。

在“解題”時，最讓愛因斯坦和羅森疑惑的是，無論如何努力建立坐標系，總能發現時空中某個地方存在“奇點”，簡而言之，他們認為這足以證明引力波不存在。于是他們合寫了一篇論文投到美國頂級期刊《物理評論》，這篇題為《引力波存在嗎？》的論文明確得出結論——“引力波并非真實存在”。

按照美國科學期刊的慣例，這篇深奧的論文被《物理評論》的編輯寄給了另一個科學家進行評估。提供審稿意見的是熟知廣義相對論的美國物理學家霍華德·羅伯森。他寫了一份長達10頁的報告，認為引力波是真實存在的，并明確指出論文中的錯誤所在。

這份報告很快以匿名審稿人的方式被寄回給愛因斯坦。不幸的是，愛因斯坦以前的論文都發表在歐洲期刊上，而當時歐洲并沒有像這樣對論文進行同行評議的傳統。不熟悉美國習慣的愛因斯坦對此大為生氣，他在給《物理評論》編輯的回信中直白地說：“我認為沒有必要回應您那位匿名專家的意見（本來就是錯誤的）。鑒于此，我寧愿選擇在別的地方發表這篇文章。”

惱火的愛因斯坦并未認真研究羅伯森的審稿意見，很快將這篇論文原封不動地發給另一份美國物理期刊。這次論文很快被接受了，眼看愛因斯坦的一世英名就要毀于一旦，幸運的是，他認識了一名新同事。對，就是那個匿名給他審稿的霍華德·羅伯森。羅伯森成功指出了愛因斯坦和羅森論文中的錯誤，并幫助解決了問題。趕在論文正式發表前，愛因斯坦重新修改了完全相反的結論，提出“柱狀引力波是真實存在的”。得以及時糾正錯誤的愛因斯坦在論文結尾還特意增加一段備注，感謝“我的同事羅伯森教授在澄清原文中的錯誤時給予的親切幫助”。

盡管愛因斯坦本人幸運地糾正了錯誤的論文，但對于引力波是否真的存在，物理學界依然存在諸多爭議。直到1955年物理學家費曼提出著名的“粘珠”思想實驗后，引力波才真正得到科學界的認同?？茖W家們開始建造更靈敏的探測器，尋找宇宙中的引力波信號。最終，在引力波概念被提出一百年后，美國科學家于2016年宣布第一次直接探測到引力波的存在，從而“找回”愛因斯坦廣義相對論實驗驗證中最后一塊缺失的“拼圖”。

如今在驚嘆“愛因斯坦百年前又一神奇預言被證實”的同時，也不應忘記羅森、羅伯森等科學家的工作。畢竟現代科學早已過了“閉門造車、單打獨斗”的時代，愛因斯坦能取得偉大成就，不僅是站在前人的肩膀上，也離不開同行者的相互扶持?！?/p>