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鹹水傳書機

【鹹水傳書機】報告愛因斯坦,我們收到重力波了!──《聽見黑洞,聽見宇宙》

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關於宇宙,我們始終著迷於「看見」,從400年前伽利略用望遠鏡觀測星空開始,科學家們依賴各種可見光,企圖描繪這一片浩瀚,彷彿宇宙是一部無聲電影,逕自播放。但這其中仍存有眾多未解之處,例如黑洞,它會吞噬所有的光,是黑暗中的黑暗,那要怎麼研究它?

導演克里斯多福.諾蘭的電影《星際效應》裡,男主角庫柏跳上太空梭直奔黑洞,在那裡經歷了跨越時空的奇異旅程,上映後引起觀眾對於天文物理學的熱烈討論,包括 :「黑洞裡有什麼?」「什麼是重力波(gravitional waves)?」「五維空間是什麼樣子?」

星際效應 藍光雙碟版 (藍光BD)(Interstellar 2 Disc)

星際效應

星際效應:電影幕後的科學事實、推測與想像

星際效應:電影幕後的科學事實、推測與想像

事實上,《星際效應》的故事,早在加州理工學院物理學教授奇普.索恩(Kip Thorne,著有《星際效應:電影幕後的科學事實、推測與想像》)心中醞釀多年,直到遇見自小對天文學就極有興趣的諾蘭才搬上大銀幕。

索恩是人類史上最重要的「宇宙重力波探測研究計劃」的關鍵科學家之一,2015年9月14日早晨,他與同事們終於從「雷射干涉儀重力波天文台」(Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory,簡稱「LIGO」)接收到來自宇宙的訊息——重力波

LIGO實驗室模擬兩個黑洞合併前景象LIGO實驗室模擬兩個黑洞合併前的景象

LIGO計畫觀測站,每側長約4公里的特殊L型管狀建物,以鐳射光偵測經過地球的重力波。為確保偵測之正確性,兩座測站分處華盛頓州、路易西安那州LIGO觀測站,每側長約4公里的特殊L型管狀建物,以鐳射光偵測經過地球的重力波。為確保偵測之正確性,兩座測站分處華盛頓州與路易斯安那州。


愛因斯坦在1916年發表「廣義相對論」,就曾預示重力波的存在,卻因當時無法實證,被認為只是一個天才腦中的瘋狂理論。沒想到100年後,科學家終於透過LIGO偵測到銀河系外傳來的極為細緻、短暫的微弱波動,節奏快速如鼓點,像是瀕臨高潮的背景音樂,結束在戲劇性、宛如鳥叫的一聲「啾」裡(點此聽 LIGO測得的重力波聲音。那波動是來自13億光年之遙、兩個超級巨大黑洞合併的在場證明,從此人類與宇宙以嶄新的方式搭上線。藉由重力波,我們能進一步理解宇宙初始,甚至是「這個宇宙」之外的世界。有人打趣說,重力波也將扭轉未來科幻電影的劇情設定。

Black Hole Blues and Other Songs from Outer Space

Black Hole Blues and Other Songs from Outer Space

在這個跨時代的成就背後,到底是一個什麼樣的瘋狂團隊?

美國哥倫比亞大學天文物理學教授、科普作家珍娜.黎文(Janna Levin)的最新作品《聽見黑洞,聽見宇宙》(Black Hole Blues and Other Songs from Outer Space,書名暫譯),就紀錄了這個由美國國家科學基金會(The National Science Foundation)以10億美金贊助的研究計畫,介紹來自16個國家的100位頂尖科學家如何以熱情和毅力奮戰至今(包括要爬進地下測站對抗大量入侵的老鼠、黃蜂、蛇、蜘蛛,還要小心一種當地鱸魚群的不明入侵!),更描繪了主導計畫的首席科學家們各自的文化背景與鮮明個性,如何左右此計畫的成敗,為本書增添引人入勝的故事性,彷彿是美劇《宅男行不行》的進階真人版(The Big Bang Theory,又譯《生活大爆炸》,故事圍繞一群科學家與他們的生活)。

LIGO科學家們(左起):基普·索恩、美国国家科学基金会的弗朗斯·A·科尔多瓦(France A. Córdova)、麻省理工学院的雷纳·维斯、加州理工学院的戴维·雷茨(DavLIGO科學家們(左起):加州理工學院的Kip Thorne、美國國家科學基金會的France A. Córdova、麻省理工學院的Rainer Weiss、加州理工學院的David Reitze,路易斯安那州立大學的Gabriela González(來源/ New York Times


在黎文筆下,創辦LIGO觀測站的三位科學家,雷納.韋斯(Rainer Weiss)、奇普.索恩(Kip Thorne)與雷諾.德雷弗(Ronald Drever),一如我們的想像,非常聰明、嚴謹,充滿理想主義者情懷,對目標有異於常人的堅定,這也意味著個性上的固執和自我中心。

不過,這些特質正是成就計畫不可或缺的因素,比如說,喜愛音樂、曾與鋼琴家有過戀情的韋斯,沉迷於將音樂改造得更悅耳,是LIGO實驗主體設計的發想者;來自蘇格蘭的天才科學家德雷弗,充滿赤子之心,被譽為科學界的莫札特,他自小喜歡DIY,曾利用幾根橡膠管與封箱膠做出一台電視機,讓村子裡的人一起收看英國女王加冕大典;而與諾蘭合作《星際效應》的索恩,已白髮蒼蒼的他,上電視接受專訪時穿的是帥氣的黑色皮衣,骨子裡的反叛其來有自,他母親曾是摩門教徒,發現教義與自己的女性主義精神有所違背時,毅然與教會決裂出走。索恩有著一絲不苟的數學腦子,講求準確,眼光具前瞻性,好幾次挽救了這計畫免於失敗。黎文觀察到,這群科學家跟一般人一樣有性格上的缺陷,卻能彼此相知相惜,截長補短,正是這般人性與科學摩擦碰撞的熱力,50年來持續支撐著這遠大的科學計畫。

科普Janna Levin哥倫比亞大學天文物理學教授、科普作家Janna Levin

《聽見黑洞,聽見宇宙》今年3月底出版後,即獲《紐約時報》《華爾街日報》《出版家週刊》、Kirkus書評……等媒體好評。索恩非常讚賞黎文精準體現了他們的想法、掙扎與曲折的成功之路;科普作家艾倫.萊特曼(Alan Lightman,著有《愛因斯坦的夢》)也給予本書很高評價;《紐約時報》知名數學專欄作家史蒂芬.斯托蓋茨(Steven Strogatz,著有《X的奇幻旅程》)稱讚本書「宛如科學遇上法國真實電影(cinéma vérité )」,他欣賞黎文詳實的觀察與如歌的寫作,生動描繪出科學家對宇宙細微之聲的瘋狂著魔,以及追尋的旅程,讀來深觸人心。

由於作者黎文擁有黑洞理論研究的專業背景,與LIGO計畫主事者也十分熟稔,當Knopf出版社編輯建議她以第一人稱撰寫,她一度非常排斥。做為科學家,她習慣保持距離,客觀觀察,但她又跟這群人關係緊密,這份遲疑讓出版計劃一拖就是兩年,卻也剛好如此,本書付梓前六個月,人類首次捕捉到宇宙重力波,意義有如《星際效應》裡在書架上莫名移動的書,終於被看出端倪,是它向我們揭示廣大未知世界之謎的關鍵時刻,《聽見黑洞,聽見宇宙》於此時出版,似乎一切早有巧妙的安排。

諾蘭與索恩博士接受電視專訪《星際效應》拍攝緣起
諾蘭說,他對物理學、天文學的興趣起始於十歲時看了科普作家卡爾.薩根(Carl Sagan)的電視紀錄片影集《宇宙:個人遊記》(Cosmos: A Personal Voyage),他認為青少年時期的知識教育價值無限,因此他想把扎實的天文物理學知識拍成十多歲觀眾也能夠理解的電影。


作者珍娜.黎文在TED主講「宇宙的聲音」



〔資料來源〕
LIGO
bestofneworleans.com
New York Times
Amazon

 

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