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以下是与巴里·巴里什的对话,他是一位加州理工学院的理论物理学家,也是因其对 LIGO 探测器和引力波观测的贡献而获得诺贝尔物理学奖的得主。LIGO,即激光干涉引力波天文台,可能是人类建造过的最精确的测量设备。它由两个探测器组成,拥有四公里长的真空室,相距三千公里,协同工作,以测量比质子宽度小一万倍的运动。这是科学界有史以来尝试过的最小测量,测量的是宇宙中最剧烈、最灾难性事件引起的引力波,这些事件发生在数千万光年之外。
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您提到您一直对物理世界感到好奇,并且您记得的一个早期问题脱颖而出,您问您的父亲为什么冰会浮在水上,而他却无法回答,这让您非常惊讶,于是您继续去学习原因。也许您可以谈谈数学和物理学中那些真正激发您好奇心的早期问题?
是的,那个记忆有点像我用来说明科学中普遍存在的一个东西。我认为做科学的人在某种程度上保持着孩子们一直拥有的东西。一个大约八岁的孩子会问你很多问题,通常你会觉得他们很烦人,你会让他们停止问那么多问题。但不知何故,我们的系统设法在大多数人身上扼杀了这种好奇心。所以,在学校里,我们让人们学习和做他们的事情,但不是通过问太多问题来烦扰他们。我认为,不仅是我自己,我认为像我这样的科学家普遍存在一种情况,就是不知何故逃脱了这一点。也许我们仍然是孩子,或者不知何故没有被磨灭。但我想,我在大学水平教学,对我来说,最大的缺陷之一就是缺乏好奇心。如果你想要的话,我们已经把它从他们身上磨灭了,因为我认为这是一种与生俱来的人类特质。
您能给出一些关于如何保持这种好奇心之火的建议或见解吗?
我认为这是父母双方的问题,父母应该意识到好奇心是一种伟大的品质,我们拥有它,这很好。相反,我们有一些说法,比如“好奇心害死猫”,而且还有更多。但我的意思是,基本上,它不被认为是件好事。好奇心害死猫的意思是,如果你太好奇,你就会惹上麻烦。而且我反正也不喜欢猫,所以也许这是件好事。
是的,是的,在我看来,这需要在教育和家庭中得到解决。需要认识到有一些人类特质是我们应该努力培养而不是摧毁的。好奇心就是其中之一。
总之,关于我自己的好奇心,我过去常常问很多问题。我的父亲通常都能回答。在那时,我记得的第一个他无法回答的问题并不是一个非常独特的问题,但基本上是冰是由水制成的,那么为什么它会浮在水上呢?他无法回答。这可能不是第一个问题,这是我记得的第一个问题。而那是我第一次意识到,要学习并回答自己的好奇心或问题,有各种各样的机制。在这种情况下,就是去图书馆,或者问那些知道更多的人等等。但最终,你是通过我们所说的研究来完成的。但是,如果你希望问出好问题,如果你问出好问题并且有解决它们的机制,那么你就会做我生活中所做的事情,不一定是物理学,但它是一种伟大的品质,我们应该培养它。
您还记得高中或大学早期的一些更基本的物理学、数学或科学工程概念,激发了您的好奇心吗?
说实话,直到上大学我才真正对科学感兴趣。但就水而言,我记得我很好奇,为什么水会发生什么?你知道,下雨了,湿漉漉的路面上就有水,然后路面就干了。这些下来的水去了哪里?我当时不知道太多。然后我最终在化学课上或其他地方了解到,水是由氢和氧组成的,它们都是气体。那么,它到底是如何变成这种液体的呢?
[笑声]
是的,所以这与物质状态有关。我知道,也许 LIGO 以及您获得诺贝尔奖的成就,以及您一生中的许多工作,可能在某种意义上是早期的意外。但有没有一个时刻,您抬头仰望星空,就像您对水感到好奇一样,对宇宙中的事物感到好奇?
哦,是的,我认为每个人都会仰望星空,并对那里的事物感到敬畏和好奇。你知道,随着我学到的越多,我当然就越了解到我们对那里的事物知之甚少。我们学到的越多,我们就越知道我们不知道。我的意思是,我们不知道那里的大部分东西是什么。我们称之为暗物质和暗能量。这是我学生时代的一个大问题,那时我们甚至不知道这些。从某种意义上说,我们看得越多,我们就知道得越少。所以,当然,我认为这是几乎普遍的领域之一。人们看到天空,看到星星,它们很美,而且在不同的夜晚看起来不同。这是我们都有的好奇心。
关于宇宙的一些问题,就像您对冰的感受一样,今天您在课外提到您正在教授一门关于科学前沿的课程,关于物理学前沿的课程。有哪些问题,除了我们可能会谈论的问题之外,能让您的好奇心之火熊熊燃烧呢?
嗯,首先,我是一名物理学家,而不是天文学家,所以我对物理现象真正感兴趣。所以,暗物质和暗能量的问题,我们可能不会谈论,它们是最近的,是过去 20 到 30 年的,尤其是暗能量。暗能量是一个完全的谜团。它违背了我将要问我的关于广义相对论和爱因斯坦广义相对论的内容。它基本上是取了他认为是一个常数的东西,而它实际上不是。而且,如果那甚至是正确的理论,它代表了宇宙的大部分。然后我们有暗物质,有充分的理由相信它可能是一种奇异的粒子形式。这是我一直在粒子加速器等方面研究的东西,它是一个巨大的谜团,它是什么。它有点像一个家庭产业,有很多很多搜索。但它可能有点像,你知道,在石头下找宝藏,你知道,很难。我们没有真正好的指导,除了我们有非常非常好的信息,它无处不在,它在那里,而且它可能是小的粒子。证据就是所有这些事情,但然后最合乎逻辑的解决方案似乎行不通,叫做超对称。
您认为答案可能非常复杂吗?
我倾向于希望认为大多数看起来复杂的事情实际上都很简单,如果你真正理解它们。我认为我们目前还不知道。而且它不是一个不影响我们的东西。它确实会影响恒星之间的运行方式等等,因为我们探测到有缺失的引力。但它根本不影响日常生活。我倾向于认为,并期待,也许答案会很简单,我们只是还没有找到。
您认为这些答案会改变我们看待其他引力源、黑洞以及我们研究的宇宙部分的方式吗?
这是可以想象的。我们实验中发现的黑洞,现在我们正在试图理解它们的起源。这是可以想象的,但似乎不是最可能的,它们是原始的,也就是说,它们是在开始时形成的。从这个意义上说,它们至少可以代表一部分暗物质。所以可以有联系。黑洞,有多少,它们包含多少质量,仍然相当原始,我们不知道。
在我更详细地谈论黑洞之前,让我退一步。我实际上是在芝加哥上的高中,并在费米实验室上课,观看水牛城等等。
是的。那么,让我问一下,您提到恩里科·费米在某种程度上是您的灵感来源。为什么是这样?您能谈谈吗?
他确实很了不起。他是最后一个,这不是我一会儿要说的原因,但他在年轻时对我产生了很大的影响。他是有史以来唯一一位同时是实验物理学家和理论物理学家的著名物理学家。他在 1933 年的几个月内做了两件令人惊叹的事情。当时我们真的不知道原子核是什么,放射性衰变是什么,β衰变是什么,当电子从原子核中出来时。在 1933 年接近年底时,中子刚刚被发现,这意味着我们对原子核有了更多的了解,它是由中子和质子组成的。中子直到 1932 年才被发现。然后,一旦我们发现有中子和质子构成原子核,然后电子就会围绕它运行,基本的成分就有了。他不仅写下了理论,而且写下了持续了几十年的理论,并且只得到了改进,那就是 β 衰变,即放射性。他所做的这一切都毫无征兆,这是一个了不起的理论。他将其提交给《自然》杂志,即使在那时,那里也是最好的发表场所,但它被拒绝了,因为它过于推测性。所以他回到了他在罗马的绘图板,他在那里添加了一些东西,把它做得更长,因为它确实是一篇经典文章。然后,在 1932 年 1 月,他同时在当地的意大利物理学期刊和德国期刊上发表了它。
朱利奥和居里第一次看到了人工放射性。这是一个重要的发现,因为放射性很早就被发现了,你知道,他们有 X 射线,你不应该使用它们,但他们知道放射性。人们知道它对医学有用,但放射性材料很难找到,所以它并不普遍。但如果你能制造它们,那么它们就有很大的用途。朱利奥和居里能够用 α 粒子轰击铝或其他东西,发现它们激发了某些东西,这些东西会衰变并给出衰变和半衰期等等,这意味着它是人工版本,或者我们称之为非自然版本,诱导版本的放射性材料。费米不知何故有了洞察力,我仍然看不出他从哪里得到的,那就是正确的后续方法不是使用像 α 这样的带电粒子,而是使用这些新发现的中子作为轰击粒子。这似乎是不可能的,它们几乎没有被看到,很难得到很多。但它的优点是它们不带电,所以它们直接进入原子核。而这最终成为了他获得诺贝尔奖的实验工作。这是裂变发现的第一步。他做了这两件完全不同的事情:一个伟大的实验想法和一个巨大的实施,因为如何获得足够的中子?然后他很快就学会了,你不仅需要中子,而且你需要非常慢的中子。他通过实验学会了这一点,并且学会了如何制造慢中子。然后他们就能够遍历元素周期表并制造出许多粒子。他当时错过了裂变,但他拥有基本信息,然后裂变很快就随之而来。
请原谅我不知道,但是用中子轰击的想法的诞生,是实验性的想法吗?它是通过观察到的实验而产生的,还是像爱因斯坦那样的想法,您将它们结合起来,因为他意识到中子具有一种特性,可以使它们一直进入原子核,而我们并不真正理解它的结构?
这需要对中子如何与 α 粒子(朱利奥和居里使用过的粒子)相互作用的物理学有理解或认识。然后他必须发明一种方法来获得足够的中子。你知道,他有一个同事团队,他很快就成功了。所以,这非常令人震惊。也许您可以谈谈他将工程方面与伟大的实验结合起来的能力,以及进行理论研究的能力。它们可能相互促进。我想知道,您能谈谈为什么我们看不到更多这样的例子吗?这真的很难做到吗?
这很难做到。我认为在物理学的理论和实验方面都是如此。如果有一个合适的人来做,这是可以想象的,而且自从那时以来没有人能够做到。所以我曾梦想过我会像费米一样,但你喜欢两方面吗?理论?是的,是的。我从来不喜欢这样的想法,即你在没有真正理解理论的情况下进行实验,或者理论应该与实验非常紧密地联系在一起。所以我一直从事与理论思想密切相关的实验工作。
我想我告诉过您,我是俄罗斯人,所以我会问一些浪漫的问题。但对他来说,他被视为核时代的建筑师,他的一些创造导致了人类物种的潜在毁灭,一些最具破坏性的武器,这对您来说是否是悲剧?
嗯,我认为比他更普遍。几分钟前我给了您所有关于好奇心的美德。有一本有趣的书叫做《好奇心的棘轮》。你知道,棘轮是一种只能朝一个方向转动的东西。它是由一个可能是社会学家或哲学家的人写的。他关注这个特定的问题,以及其他问题,那就是知识的危险。你知道,你很好奇,你学到了东西。所以这有点像好奇心害死猫。你必须担心你是否能处理你得到的新信息。所以,在这种情况下,新信息与真正理解核物理有关,而这些信息可能我们没有足够的成熟度来知道如何控制它。
而且费米本人是一个非常不关心政治的人,所以他不是由政治驱动的,或者至少在他的所有著作、他妻子的著作以及其他人与他互动的经历中,他要么避免了这一切,要么他相当不关心政治。我的意思是,他只是通过科学家的视角看待世界。但你问这是否是悲剧。炸弹当然是日本的悲剧,他在这其中扮演了角色。所以,例如,我不想让它成为我的遗产。但更广泛地说,对人类物种而言,它是好奇心的棘轮。我们只是为了看看会发生什么而做事。那种好奇心,在我的人工智能领域,一直是一个担忧。目前,在小规模、愚蠢的规模上,可能存在着持续的意外后果。你创造了一个系统,然后把它放出去,你对它的工作方式有直觉,你希望它能工作,但你把它放出去只是为了看看会发生什么。而且,在大多数情况下,因为人工智能目前不是超级强大的,它不会造成大规模的负面影响。但同样的好奇心,随着它的发展,可能会导致一些毁灭人类物种的东西。生物工程也可能如此。有些人你知道,他们设计病毒来保护我们免受病毒侵害,看看你知道,这离突变成可以传播给人类有多近,或者设计防御措施来对抗它们。这似乎令人兴奋,而且积极的应用在此时确实令人兴奋。但我们没有考虑它在未来几十年里会如何失控。而且我认为这与这本小书《科学棘轮》的想法是一样的,或者说《好奇心棘轮》。我的意思是,无论你是选择好奇心,让人工智能或机器学习失控,让它为你想要的一切找到解决方案,还是我们自己去做,我认为后果是相似的。
我认为,根据我读到的关于恩里科·费米的信息,他晚年对人类物种有点愤世嫉俗。他观察到了他所观察到的,他没有写太多。我的意思是,他死得很早,他在二战后不久就去世了。泰勒已经开始研发氢弹了。我认为他对这种进一步推动感到有点愤世嫉俗,以及苏联和美国之间日益紧张的关系,看起来似乎无穷无尽。所以,但他没有说太多。但正如您所说,确实有一些片段,可能是在他心情不好的时候。但从某种意义上说,几乎就像一种悲伤,一种忧郁的悲伤,对一种希望略有减退的希望。也许我们可以像这个好奇的物种一样,找到出路。
尤其是那些像他在洛斯阿拉莫斯工作过,并且花了他们生命中的几年时间的人,他们不得不说服自己,投下这些炸弹会带来持久的和平,但事实并非如此。
作为一个有趣的小插曲,我想听听您对此的看法。他的名字也与费米悖论有关,这个悖论提出了一个非常有趣的问题:如果基本推理表明那里应该有很多外星文明,如果人类不是那么独特,无论你选择什么值,很可能有很多外星文明。那么,为什么他们至少没有明显地访问过我们,或者向我们发送所有人都能听到的响亮信号呢?
费米被引用的话是,我记得是在午餐时,我和泰勒以及赫伯·约克(他是原子弹之父之一)一起。他坐下来,说了一些话,比如“它们在哪里?”。他的意思是,这些其他文明在哪里?然后他做了一些数字学计算,他计算了有多少星系,有多少恒星,有多少像地球一样的行星。这已经被一位名叫德雷克的人做得更好了,所以人们通常会提到,我不知道这是否被称为德雷克公式,但它有相同的结论。结论是,如果没有其他文明,那将是一个奇迹。统计数据如此之高,我们怎么可能如此独特和孤立呢?所以可能存在,但几乎肯定在某个地方有生命。也许很久以前火星上也有生命,但智能生命呢?为什么我们如此……你知道,统计数据表明与我们交流,我认为这比人们想象的要困难。我们可能不知道预期的交流方式。但我们所知道的所有交流都以光速传播,我们不认为有什么东西能比光速更快。这在很大程度上限制了问题,并且使得任何来回的交流都很难。你可以发送信号,就像我们尝试的那样,或者寻找信号,但要进行任何交流,它必须足够近,以至于光速意味着我们可以相互交流。而且我认为,我们甚至不理解这一点。我的意思是,这是一个先进的文明,但我们甚至在 100 多年前都不理解这一点。所以,我们是不是不够先进,也许不知道一些关于光速的事情?也许有其他交流方式,而不是基于电磁学?我不知道。引力似乎也具有相同的速度。这是爱因斯坦的一个原则,我们实际上也测量过。
所以,这是否可能?我的意思是,我们将讨论引力波,在某种意义上,正在进行头脑风暴,比如我们如何探测信号?信号会是什么样的?我们如何探测?这对于引力波来说是真实的,对于任何物理现象来说都是如此。你必须预测该信号应该存在,你必须有一些理论和模型来解释为什么该信号应该存在。我的意思是,外星人是否可能通过引力与我们交流?为什么不呢?
嗯,是的,这是真的,为什么不呢?对我们来说,探测这些引力效应非常困难。它们必须来自一些具有很大引力的东西,比如黑洞。但在这个阶段,我们非常原始。有一些非常受尊敬的物理学家在寻找第五种力,一种我们还没有找到的力。也许它是关键。所以,你知道,它会是什么样子?第五种物理力会是什么样子?
嗯,通常他们认为它可能是一种比我们现在拥有的力更长程的力。但是,我的一些受人尊敬的同事花费一生来寻找第五种力。所以,比引力更长程?它不会像 1/r² 那样衰减,但也许单独来说,牛顿教导我们,引力的大小与距离的平方成反比。所以它衰减得相当快。
好吧,那么我们现在有一个关于意识是什么的理论。它就是第五种物理力。好了,这是一个很好的假设。
说到引力,引力波是什么?也许我们从基础开始。我们从牛顿那里学到了引力,对吧?您还年轻时,被告知如果您跳起来,地球会把您拉下来。当苹果从树上掉下来时,地球会把它拉下来。也许您甚至问过老师为什么。但我们大多数人都接受了这是牛顿的图景,苹果从树上掉下来。但牛顿的理论从未告诉您为什么苹果会被地球吸引。这是牛顿理论中缺失的部分。牛顿的理论也……牛顿至少认识到两个问题中的一个。我会告诉您其中一个,那就是,除了其他问题之外,地球是如何吸引苹果,或者在月球绕地球运行时如何 удерживать 它的?牛顿并没有解释这一点,尽管他拥有有史以来最成功的物理学理论,持续了二百多年,没有人看到过违背。但他准确地描述了物体落向地球的运动,但他没有回答为什么会这样。
是的,是的,因为它是距离。他给出了一个公式,对吧?它是地球质量乘以苹果质量,再反比于它们之间的距离平方。然后是强度,他称之为 G。强度他无法确定,但一百年后才确定。但直到有一个可能的违背,爱因斯坦才修复了它,那是一个非常小的违背,与水星绕太阳运行有关,其轨道根据牛顿的理论计算略有错误。所以,就像当时物理学中的大多数理论一样,你可以有一个像牛顿理论一样精彩的理论,它并不错误,但你必须有一个改进它来回答它无法回答的问题。在这种情况下,爱因斯坦的理论是下一步。我们不知道它是否是最终的理论,甚至是否是唯一的表述方式。但他在 1915 年提出了这个理论。他花了十年时间来发展它。尽管他在 1905 年在几个月内解决了物理学中最重要的问题中的三个或四个。然后他花了十年时间来解决这个问题,然后才发布它。它被称为广义相对论。这是一个新的引力理论。
1915 年,1916 年,爱因斯坦写了一篇小论文,他没有进行任何复杂的推导,而是做了我称之为直觉的事情,他在这方面也非常擅长。那就是他注意到,如果他以某种特定方式写出广义相对论的公式,它们看起来很像电和磁的公式。作为爱因斯坦,他 Então leaped that electricity and magnetism we discovered only 20 years before that in the 1880s have waves of course that's light and electromagnetic rays radio waves everything else. So he said if the formulas look similar then gravity probably has ways too. That's such a big leap by the way, I mean maybe you can correct me, but that just seems so that seems like a heck of a look.
是的,这确实是一个巨大的飞跃。所以,首先,那篇论文除了直觉之外,写得很差,有一个严重的错误,引力的强度错了两倍。这意味着如果我们使用那些公式,我们会……两年后他写了第二篇论文。在那篇论文中,这对我们很重要,因为在那篇论文中,他不仅修正了他两倍的错误(他从未承认过,他只是像往常一样写下来并修正了),然后他告诉我们如何产生引力波,什么会产生引力波。您可能还记得,在电磁学中,我们以一种简单的方式产生电磁波。您取一个正电荷和一个负电荷,像这样振荡,就会产生电磁波。一位名叫赫兹的物理学家制作了一个可以探测到这些波的接收器,放在隔壁房间,他看到了它们,来回移动,看到了它是波状的。所以爱因斯坦说,它不会是像这样的偶极子,而是一个四极矩。这就是所谓的四极矩,它产生了引力波。他再次通过直觉看到了这一点,而不是通过推导。
与此同时,同年,史瓦西提出了黑洞这样的东西。所以,这很有趣,它发生在同一时间。
是哪一年?2015 年。
它与……我应该知道的,但我不知道。我是否说过,他没有直觉认为应该有黑洞这样的东西,这是史瓦西提出的?哦,真有趣。
是的,所以史瓦西是一位德国理论物理学家,他在战争中被杀害了,我想是在第一次世界大战后的一两年。他提出了黑洞,认为黑洞存在。
这似乎是广义相对论的一个自然结论,对吧?还是……
嗯,它可能看起来是这样,但我不知道它是否是自然结论。它是弯曲时空的……结果,对吧?但这是一个如此奇怪的结果,你可能需要……是的,这是一个特殊情况。
是的。所以,嗯,我不知道。总之,爱因斯坦然后离开了这个问题。大多数物理学家,因为这真的不是……推导出来的,他只是做了这个,没有继续研究它,或者广义相对论很多,因为量子力学成为了物理学中的热门话题。爱因斯坦直到他移民到美国后才重新关注这个问题。他于 1932 年来到美国,我想在 1934-35 年,他与另一位名叫罗森的物理学家一起工作,他们一起做了几项重要工作,他们重新审视了这个问题。他们遇到了大多数学习广义相对论的学生都会遇到的一个问题:广义相对论真的很难,因为它不是三维而是四维的。如果你设置不当,你就会得到不该有的无穷大。我们称之为坐标奇点,但如果你得到这些无穷大,你就得不到你想要的答案。他现在试图从广义相对论推导出引力波。在这样做时,他不断得到这些无穷大。所以他写了一篇论文,与罗森一起提交给我们的最重要期刊《物理评论快报》。当它被提交给《物理评论快报》时,它的标题是“引力波存在吗?”。这是一个非常有趣的标题,在他提出它们存在 20 年后才写出来。但这是因为他发现了这些奇点,这些无穷大。
所以,当时的编辑,以及我不知道的部分,是同行评审。我们作为科学家,靠同行评审为生,将我们的东西发出去,我们不知道同行评审何时真正开始,或者爱因斯坦在此之前是否经历过同行评审。但《物理评论》的编辑将这篇文章送去评审。他可以选择,他可以接受任何文章,他可以拒绝它,或者他可以送去评审。我相信编辑过去拥有更大的权力。
是的,是的。他是一个年轻人,名叫泰特。他最终当了多年的编辑。所以,他把这篇文章送去给一位名叫罗伯逊的理论物理学家评审,他当时也在广义相对论领域,碰巧正在加州理工学院休假。否则,他的机构是普林斯顿,爱因斯坦在那里。他看到他们设置问题的方式,无穷大就像我作为学生可能会遇到的那样。因为如果你在广义相对论中设置不当,你就会得到这些无穷大。所以他评审了这篇文章,并给出了一个例子,他们用所谓的柱坐标设置,这些无穷大就消失了。
《物理评论》的编辑显然被爱因斯坦吓到了。他写了一封回信,不像我会收到的那种信,说“你的论文搞砸了”,而是有点像,“你对我们的……有什么看法?”
[笑声]
审稿人的意见。爱因斯坦写了一封有据可查的信,回了一封信给《物理评论》,说:“我没有把论文寄给你,让你寄给你的所谓专家。我寄给你是为了发表。我现在撤回论文。”他再也没有在那本期刊上发表过。那是 1936 年。相反,他用修改后的内容重写了它,改变了标题,并发表在当时被称为《富兰克林评论》的期刊上,这是费城富兰克林学院的期刊,本杰明·富兰克林学院的期刊,现在没有期刊了,但当时有。所以文章发表了,这是他最后一次写关于这件事的文章。它仍然存在争议。所以直到 1960 年左右,1958 年,有一个会议聚集了广义相对论的专家,试图弄清楚是否存在引力波。有一位英国理论家从理论核心进行了非常好的推导,得到了引力波。这是第一点。第二点是,在会议上,理查德·费曼也在那里。费曼说,如果存在引力波,它们必须能够做一些事情,否则它们就不存在。所以它们必须能够传递能量。所以他提出了一个加东坎实验的想法,就是一个带有几个环的杆子,如果引力波穿过它,它就会扭曲杆子,在这些小环上产生摩擦,那就是热量,那就是能量。所以这意味着,这是一个好主意吗?
听起来是个好主意。是的。这意味着他表明,通过时空的扭曲,你可以通过这个小想法传递能量。理论上已经证明了。所以,在那一点上,人们在理论上相信引力波应该存在,我们应该能够探测到它们。我们应该能够探测到它们,只是它们非常非常小。
那么,什么样的事件会产生引力波呢?你必须有我称之为四极矩的东西,它发生在我有一个,比如说,两个物体像这样绕着对方转,就像地球,或者地球绕着太阳,或者月球绕着地球。或者在我们的例子中,最终是两个黑洞像这样绕着对方转。
那么这与基本的来回振荡有什么不同呢?
振荡是偶极矩。所以它必须是三维的。是的,某种振荡。所以你必须有一些三维的东西,它会产生我所说的四极矩。这只是内置的。幸运的是,大自然中有这样的东西,幸运的是,这样的东西存在。而且确实是幸运的,因为这种效应如此之小,你可以说,看,我可以拿一个杠铃然后旋转它,探测引力波。但不幸的是,无论我转动它多少,无论我转动它多快,它都……我不知道如何制造引力波,但它们太弱了,我无法探测到它们。所以我们必须找到比我能制造的更强的物体,否则我们就会像赫兹对电磁波那样,在实验室里拿一个杠铃,把它放在某个东西上,旋转它,问一个愚蠢的问题。
所以,一个形状奇怪的单个物体会产生引力波吗?
如果它在旋转,是的。它只是弱得多。它更弱。
我们不知道最强的信号会是什么。我们瞄准的是中子星,因为我们对黑洞知之甚少。事实证明,我们有点幸运,有一个更强的来源,那就是黑洞。
又一个荒谬的问题。你说波,波是什么意思?就像这个问题的最荒谬的版本是,当你靠近波源或体验它时,骑在波上是什么感觉?
嗯,如果你体验到波,想象一下,这就是发生在你身上的事情。我不知道你说的靠近是什么意思。它来到你身边。所以就像……就像这个光波一样,它穿过你。所以当光照射到你身上时,它会使你的眼睛探测到它。我闪烁了一下。这是做什么?就像去游乐园,他们有那些镜子,你看着镜子,你看起来又矮又胖,旁边的镜子让你又高又瘦。想象一下,你每秒在这些镜子之间来回一次。那就是一个周期为一秒的引力波。如果你每秒做 60 次,来回一次,然后就是这样。它让你变高变矮,变胖变瘦,来回地随着引力波的频率穿过你。所以我们探测到的频率比一秒高,但这就是想法。
但是……数量是小的。数量是小的。但是,如果你离波源更近呢?是相同的数量吗?
是的,它不会消散。它不会消散。
好吧。所以,它不是一个那么有趣的游乐设施。
嗯,它确实消散,但它没有……它没有……它是成正比的,对吧?它不是……它不是一个大功率。
明白了。但是,如果你离波源近一点或远一点,那会很有趣。我的意思是,我想知道……这是一个荒谬的问题,但我在这里问你。变胖变高,我的意思是,那种经历,不知何故,这让我脑洞大开。它将时空的扭曲带到了你身上。我的意思是,空间时间正在被扭曲,对吧?就像这是一种波,对吧?这太奇怪了,我们就在空间里。是的,我们在空间里,它在移动。我不知道该怎么处理。我的意思是,它……
它会……
好的。
您在多大程度上思考广义相对论的哲学含义?比如,我们在时空中,它会被引力弯曲。就像它就是那样吗?我们应该接受它吗?因为,你知道,即使牛顿也有点奇怪,但至少它是有意义的,那是我们的物理世界。你知道,当苹果掉下来时,它是有意义的。但就像我们所处的整个时空都会弯曲一样。嗯,那……那真是令人难以置信。
让我再打个比方。这对我来说是一次治疗。
[笑声]
又一个比喻。谢谢。所以,想象一下你有一个蹦床。是的。好的。如果你在蹦床上放一个弹珠,会发生什么?它什么也没做,对吧?
不,只是稍微有点下陷,但不多。
是的,我的意思是,如果我把它扔下去,它不会去任何地方。现在想象一下,我在蹦床的中心放了一个保龄球。现在我走到蹦床前,在上面放了一个弹珠。会发生什么?它们会滚向保龄球。
对。所以,发生的是,这个巨大物体的存在扭曲了蹦床所处的空间。这与地球和苹果的存在相同。地球的存在影响了它周围的空间,就像保龄球在蹦床上一样。
这并不能让我感觉更好。我从一个在蹦床上行走的蚂蚁的角度来看。然后有人扔了一个球,不仅扔了一个球,而且让球上下摆动,或者做某种振荡的事情,就像波一样。对我来说,从人类体验的角度来看,这完全是……这是谦逊的。这确实是谦逊的。这是……但我们一直看到这种现象。让我再举一个例子。想象一下你走到一个静止的池塘前。是的。好的。现在我扔你,你喜欢扔。你扔了一块石头进去。会发生什么?石头沉到底部,很好。然后这些小涟漪向外扩散。是的,它们传播出去。这正是发生的事情。我的意思是,有一个扰动,就是保龄球,或者我们的黑洞,然后向外扩散的水波。它们没有岩石的任何部分,岩石的碎片。我明白了。问题是,令人不安的是,它是一个……我猜是一个平坦的二维表面正在被扰动。对于三维表面,三维空间被扰动,感觉很奇怪。
它甚至更糟,它是四维的,因为它是空间和时间。
是的。所以,这就是为什么你需要爱因斯坦来让它……四维的。
是的。是的。它将是相同的现象,并以所有空间和时间来看待它。
总之,幸运的是,对你、我以及我们所有人来说,扭曲的量非常小。所以,事实证明,如果你想想空间本身……这也会让你大吃一惊……如果你把空间看作是一种材料,就像这张桌子一样,它非常坚硬。你知道,我们有非常柔软的材料,也有非常坚硬的材料。所以空间本身非常坚硬。所以当引力波穿过它时,幸运的是,它不会扭曲它太多,以至于对我们的日常生活产生太大影响。
不,我的意思是,这太好了。这太好了。我以为有什么不好的事情要来了。不,这太好了。这是个好消息。
所以,我的意思是,也许我们作为地球上的生命进化,所以我们是这样的,对我们来说,引力波的这种特定效应并不那么显著。也许这就是为什么你今天或昨天使用了这个效应。
它是普遍存在的。
你的意思是引力,还是外部……我只关心空间曲率。
空间曲率。
我只关心我个人,作为一个人类。地球的引力。但你每天几乎都在使用它。
哦,它在弯曲。嗯哼。不,不,不。它就在这个东西里。它告诉你你在哪里。
它怎么告诉你你在哪里?
它告诉你你在哪里,因为我们有 24 颗卫星,或者一些数字,它们在太空中运行。它询问信号到达卫星并返回所需的时间,到不同的卫星,然后进行三角测量,告诉你你在哪里。然后,如果你沿着这条路走,它会告诉你你在哪里。你知道,如果你用卫星做这件事,并且不使用爱因斯坦的方程……
哦,不。
你不会得到正确的答案。
没错。事实上,如果你走一条路,比如说 10 米宽,我做过这些计算。如果你问,如果不进行广义相对论修正,你会在路上停留多久?这个你正在批评的东西,你每天都在使用它。你会偏离道路,你会走错路。
嗯,实际上可能如此。所以你使用它。所以……所以……
嗯,我认为我使用的是安卓系统,所以也许……而且 GPS 的效果不太好。所以也许我使用的是牛顿的物理学。所以我需要升级到广义相对论。
所以,引力波和爱因斯坦……等等,费曼真的在故事中扮演了角色吗?那是最早的实验性探测引力波的提议之一吗?
他确实做了我们称之为加东坎实验。这是一个思想实验,不是一个真正的实验。但之后,人们相信引力波一定存在。你可以计算出它们有多大。它们很小。所以人们开始搜索。费曼的想法是第一个被使用的方法,而且是在最后。那就是拿一根巨大的铝棒,然后周围放上非常非常灵敏的探测器。这样,如果引力波碰巧穿过它,它就会发生,你就会探测到那里的额外应变。这就是我们出现之前使用的方法。这并不是一种很好的使用方法。
那么,我们谈论的是一个相当微弱的信号。
是的。这就是为什么那种方法不起作用。
那么,您能讲述一下找出哪种方法能够探测到这种非常微弱的引力波信号的故事吗?
记住,当你去游乐园时会发生什么。它会像这样拉伸,然后像这样挤压。我们确实有一种可以探测到这种事情的仪器。它被称为干涉仪。它基本上就是利用光,以及我们所说的两个方向。你把光送到一个方向,然后是垂直方向。如果没有任何变化,它就会保持不变。臂的长度相同。它只是向下,然后反弹。
然后,如果你将其中一个与另一个反转,它们就会抵消,所以什么都不会发生。但如果它像游乐园一样,其中一个手臂变得你知道的,变得更短更粗,那么它在水平方向上花费的时间比在垂直方向上花费的时间要长,那么当它们回来时,当光线回来时,它会有点不同步,而这基本上就是这个计划。唯一的问题是,这通常不是非常准确的,而且我们必须非常准确地做到这一点。那么,呃,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么,那么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一个黑洞,我们的太阳不会,它太小了,太小了,我们不知道它到底是什么,但通常认为一颗恒星必须至少是太阳的三倍大才能形成黑洞,但那是物理上的方法,你可以在那里制造黑洞,这是人们会给出的第一个解释,关于我们所看到的,但这不一定是真的,我们还不确定我们看到的是什么,就黑洞的起源而言,不,我们看到的黑洞在引力波中,所以,但你也在寻找那些是双星太阳系的,所以它们是双星系统,但它们可能由双星形成,所以周围有双星,所以这就是,所以这个第一个解释是,那就是它们是什么,明白了,其他的解释,但我们看到的东西有一些谜团,我想这就是科学运作的方式,是的,我们看到比我们看到的更重的,我们看到一个系统,它的质量是我们太阳的 140 倍,这被认为是不可能的,因为大恒星只能那么大,或者它们不稳定,只是它们生活在一个使它们不稳定的环境中,所以,我们看到更大的东西,它们可能来自别的东西,它们可能是通过小东西互相吞噬而形成的,或者它们可能是在大爆炸中形成的,我们称之为原始的,这意味着它们真的很不一样,它们来自那里,我们现在不知道,如果它们来自大爆炸,那么它们可能解释了我们所说的暗物质,或者其中一部分,就像有很多它们一样,如果它们来自那里,是的,因为有很多暗物质,是的,但是引力波会给你关于这些振荡器起源的任何直觉吗?我们认为,如果我们看到足够的它们,它们的质量分布,它们的自旋分布,所以我们实际上可以测量它们何时相互绕行,它们是否在自旋,你知道,像自旋的方向,还是没有,方向,整个系统是否有任何摆动,所以,现在我们正在这样做,然后你不断地往回爬,我们不断地往回爬,回到过去,看看有多少,当我们往回走的时候,它们会指向吗?所以你就像,那个学科叫什么,地图学还是什么的,你就像通过引力波的透镜来绘制早期宇宙,还不是早期宇宙,但至少是来回的,是的,对,所以,黑洞是这种数学现象,但它们以不同的方式出现,我们的星系中心有一个巨大的黑洞,其他星系也有,那些可能以其他方式形成,我们不知道,当星系本身与星系的形成有关时,我们真的不知道,所以我们使用黑洞这个词,黑洞的起源可能完全不同,取决于它们如何发生,它们最终只需要有一个引力场,可以弯曲一切,作为一个人类,你对黑洞有什么感觉?有一个近乎无限密度的东西,不能让光逃逸,这不是很可怕吗?感觉就像噩梦中的东西,我认为,我认为这是一个机会,要做什么呢?所以,就像早期宇宙是一个机会,如果我们能研究早期宇宙,我们就能学到东西,就像我告诉你的那样,这里我们又面临着物理学中的一个尴尬局面,是的,我们有两种很棒的物理学理论,一种基于量子力学,量子场论,我们可以去像欧洲核子研究中心这样的大型加速器,把粒子撞在一起,并用量子场论和量子力学来解释几乎发生的一切,然后我们有另一种物理学理论,叫做广义相对论,这是我们大部分时间一直在谈论的,它在描述高速、长距离等方面非常出色,所以,这不应该是这样的,我们正在尝试创建一个物理学理论,而不是两个物理学理论,所以我们很尴尬,我们有两个不同的物理学理论,人们试图创造一个统一的理论,他们称之为统一的理论,你已经听过这些话几十年了,他们还没有做到,这主要是理论上的,或者他们尝试过,人们积极地这样做,我个人认为,就像物理学的大部分一样,我们需要一些线索,所以我们需要一些实验证据,那么,有没有一个地方,如果我们去欧洲核子研究中心做那些实验,引力波或广义相对论就不重要了,是的,如果我们去研究,你知道,我们的黑洞,基本粒子物理学就不重要了,我们正在研究这些巨大的物体,那么,哪里可能有一个地方,两个现象都必须得到满足?一个例子是黑洞内部的黑洞,是的,我们今天做不到,但当我想到黑洞时,它是一个潜在的宝库,可以理解物理学的基本问题,也许可以给我们一些线索,如何解决我们拥有两个物理学理论的尴尬局面,这是我自己的浪漫主义,最坏的情况会是什么?它如此诱人,进去看看就行了,你认为,我们离弄清楚统一的物理学理论,万物理论还有多远?我认为,你的感觉是什么?谁会解决它?什么学科会解决它?是的,我认为,如果没有更多的实验线索,正如我所说,我们进展甚微,我们无法说我们接近了,没有一些线索,最好的,最接近的,最流行的理论,可能导致这一点,叫做弦理论,是的,弦理论的问题是,它解决了我们物理学中的许多美丽的数学问题,而且,它在理论上非常令人满意,但它几乎没有预测能力,也许没有预测能力,因为它是一个在 11 个维度中工作的理论,我们生活在三维空间和一维时间的物理世界中,为了在我们的世界中用弦理论做出预测,你必须以某种方式摆脱这七个维度,这通过数学上说它们在太小的尺度上相互卷曲,以至于不会影响任何事情来完成,但你如何做到这一点,这没关系,这是一个可以接受的论点,但你如何做到这一点并不唯一,这意味着,如果我从那个理论开始,然后我进入我们在这里的世界,我无法唯一地到达它,如果我不能,它就不可预测,这实际上是一个杀手,这是一个杀手,从我这个外行人的角度来看,弦理论似乎多年来已经失宠了,也许是因为它缺乏预测能力,我的意思是,科学必须与一些可以做出预测的事情联系起来,无论它可能多么美丽,所以,我认为我们不接近,我认为我们需要一些实验线索,也许是我们目前完全不了解的东西的信息,比如暗能量,或者可能不是暗物质,而是暗能量,或者其他什么东西,可能会给我们一些想法,但我认为,我无法想象,在短期内,也就是说,在我们可以看到的范围内,我们如何将这两个理论结合起来,一个两部分的问题,也许以两种不同的方式问同一个问题,一个问题是,你是否希望人类能够殖民银河系,成为一个多行星物种,从引力和推进的角度来看,你认为我们会找到接近光速或可能超光速旅行的方法吗?这将使我们更容易地扩展到宇宙中,是的,嗯,我认为,你知道,我们不是,这是一个非常未来的问题,我认为我们离能够进行一次单程去火星的旅行不远了,这是一个问题,人们是否愿意送某人进行一次单程旅行,但我认为他们愿意,我认为有很多探险家,他们的心在燃烧,是的,正是如此,人们想要去死,去探索新领域的机会,所以,你知道,最近登陆火星的事件非常令人印象深刻,他们有一个小直升机可以在周围飞行,你可以想象,在不久的将来,你可能会有,我不认为文明在殖民,我可以想象,但我可以想象更像南极的事情,我们没有殖民南极洲,因为它全是冰和寒冷等等,但我们有站点,所以我们在南极有一个自给自足的站点,我去过那里,真的吗?那是什么样的?因为那里有去火星的相似之处,太棒了,旅程是怎样的?旅程包括,南极站是由美国国家科学基金会运营的,我去是因为我在运营美国国家科学基金会的国家科学委员会,所以,如果你身体健康,你就可以获得一次贵宾之旅,去南极看看,我去了,你从美国飞往澳大利亚,然后飞往澳大利亚南部的基督城,然后从那里飞往麦克默多站,它在海岸上,那里有大约一千人,就在南极洲的海岸上,飞行时间大约七到八个小时,他们无法预测天气,所以,当我从基督城飞往麦克默多站时,他们提前告诉你,你乘坐军用飞机,他们提前告诉你,他们无法预测是否能够着陆,因为他们必须在,是的,所以,大约一半的路程,飞行员说,抱歉,这是,他们称之为回旋镖航班,你知道,回旋镖飞出去又飞回来,所以我们不得不在基督城停留一段时间,但后来我们最终去了麦克默多站,然后飞往南极,南极本身,当我到那里时,是零下 51 度,那是夏天,零湿度,海拔约 11000 英尺,因为从来没有足够温暖到任何东西会融化,所以不会下很多雪,但有大约 11000 英尺的积雪,所以你降落在一个高海拔的地方,寒冷无比,干燥无比,这意味着你需要身体上的调整,那个地方本身,太棒了,他们那里有一个很棒的站点,他们在南极进行天文学观测,大自然方面,它美吗?体验是怎样的?还是像参观任何城镇?不,它很小,只有不到 100 人在那里,即使在我去的时候,你知道,大约有 50 或 60 人,冬天的时候,人就少一半了,他们的冬天,是的,真的很冷,是的,但是,但是,这是一个站点,我认为,而且,我的意思是,我们没有超越这一点,在南极洲的海岸上,他们有温室,而且他们在麦克默多站是自给自足的,但我们还没有真正定居在南极洲的更多地方,这是一个很大的,一个国家,或者,你知道,一大块地,所以,我无法想象,人们像我能看到南极站的等价物一样,在计算机世界里,有一个想法,你知道,备份你的数据,然后你想进行异地备份,你知道,以确保,如果整个东西烧毁,如果你的整个房子烧毁,那么你就可以在异地备份数据,我认为,南极洲和火星之间的区别在于,火星是一个异地备份,如果我们发生核战争,或者地球上可能发生的任何事情,拥有一个备用地点将会很好,而且拥有一个足够大的殖民地将会很好,我们派遣了各种各样的人,除了几个穿着宇航服的傻宇航员,你知道,有一个真正充满活力的,找几个音乐家和艺术家,找几个,也许一两个计算机科学家,那些是必不可少的,甚至一个物理学家,我不确定,是的,也许不是,所以这又回到了你之前谈到的费米悖论,因为你谈到了逃离,是的,然后,费米计算中一个你不知道如何使用的数字,或者德雷克做得更好,是文明能持续多久?在我们能够用电和磁进行交流之前,我们可能很快就会毁灭自己,所以,你总体上乐观吗?你认为我们至少还有几百年,还是你担心?我,不,我,我,我乐观,但我不知道我是否长期乐观,你知道,如果你说,你知道,我们能否再坚持几千年?我不确定,我认为我们已经到了我们开始的地方,我们能够做一些事情,让我们无法继续下去,或者可能是一个我们创造的病毒,或者相当于核战争,或者其他什么,不确定我们是否能很好地控制事情,所以,说到非常寒冷的环境,以及不乐观,以及人类物种的最终痛苦和毁灭,让我问你关于俄罗斯文学,你提到,这算是一个过渡吗?我尽力了,你提到你年轻时喜欢文学,甚至希望成为一名作家,那就是动机,我看到的一些激励你的书,来自俄罗斯文学,比如,我认为托尔斯泰,陀思妥耶夫斯基,索尔仁尼琴,是的,对,也许总的来说,你能谈谈你对俄罗斯文学的迷恋,或者,总的来说,你会从那些书中得到什么?不惊讶你提到了俄罗斯文学,我很抱歉你的背景,但是,当我,当我不确定,直到我上大学才成为一名物理学家或想从事科学工作,所以,当我年轻的时候,我数学很好,诸如此类,但我真的没有,我来自一个没有人上过大学的家庭,我也没有导师,但我喜欢阅读,当我真的很年轻的时候,我总是随身携带一本口袋书阅读,我的母亲读这些神秘故事,我最终感到厌烦,然后我发现了真正的文学,我不知道是几岁,大约 12 或 13 岁,然后我开始阅读,好的文学,当然,没有什么比俄罗斯文学更好的了,就像阅读好的文学一样,所以我当时读了不少俄罗斯文学,所以你问我关于,嗯,我不知道,我说几句话,陀思妥耶夫斯基,那么,陀思妥耶夫斯基有什么呢?对我来说,陀思妥耶夫斯基很重要,我的意思是,我读了很多文学,因为这是我生活中做的另一件事,除了他自己的文学之外,他还极大地影响了文学,我不知道如何发音,复调,所以他是第一个真正严肃的作家,他有多位叙述者,他绝对是第一个,他也是第一个,他开始了存在主义文学,所以,我去年读过的最重要的书,当我被迫隔离时,是存在主义文学,我决定重读加缪的《鼠疫》,哦,是的,那是一本很棒的书,那是一本很棒的书,现在读它很好,我认为那本书实际上是关于爱的,对人类的爱,是的,但它有所有的,如果你最近没有读过,我当然读过,但在这次期间读它,因为它关于瘟疫,所以它非常棒,但它让我想起,你知道,他是一位伟大的存在主义者,但存在主义文学的开端是陀思妥耶夫斯基,是的,所以,除了他自己伟大的小说之外,他对文学产生了巨大的影响,而且,与大多数存在主义者不同,陀思妥耶夫斯基至少在一定程度上是宗教的,我的意思是,他的宗教性渗透了他的思想,我的意思是,我最喜欢的书之一是《白痴》,里面有一个基督般的人物,王子米什金,是米什金,是的,是的,米什金,是的,这是关于他的一个方面,你用英语写,我猜,是的,是的,所以,名字就是这样,这让很多人感到困惑,名字太多了,很难发音,他们必须记住所有这些名字,这就像,你也有同样的问题,但他是一个伟大的角色,所以,是的,我有点,我与他有联系,因为我经常,书名《白痴》,我经常称自己为白痴,因为我就是这样感觉的,我对这个世界感到如此天真,我不确定,我不确定为什么,也许是遗传的,等等,但我,我与那个角色,米什金,米什金,你只是,但他也并非完全不食人间烟火,是的,在某种意义上,在某种意义上,但在另一种意义上,也许不是,在另一种意义上,他是一个笨拙的人,是的,但你也提到了索尔仁尼琴,是的,非常有趣,是的,他确实,而且他总是让我感到困惑,他确实,他非常重要,他写了关于斯大林的事情,首先惹了麻烦,然后他后来,他以一种方式写了关于斯大林的书,我记不清是哪本书了,一种非常批评他的方式,是的,他多年来一直在演变,他最终甚至表示支持普京,这是他思考俄罗斯和苏联的旅程,非常有趣,但我从他那里得到的是基本的,这就像,维克多·弗兰克尔的《追寻生命的意义》,我有一种类似的,人类的残忍,冷漠的残忍,但也能够从生活中的小快乐中找到幸福,没有什么比监狱营更能让你意识到,你仍然可以为很少的东西而快乐,是的,他描述了如何在监狱营中度过一天并享受它,这很了不起,是的,哦,而且,一些监狱营,我的意思是,那是最糟糕的,最糟糕的,最糟糕的,而且,我也想到了威权国家的作用,在,你知道,像充满希望的理想主义体系,最终导致了数百万人的痛苦,而且,我不知道,这可能是有争议的,但我认为很多人相信,斯大林,我认为他真心相信他正在为世界做好事,他不是,这是一个非常有价值的教训,即使是邪恶的人也认为他们在做好事,否则,做邪恶的事情就太难了,做邪恶的最好方式是相信你正在做好事,然后,这是非常清晰的图景,那就是古拉格,索尔仁尼琴是揭示这一点最好的人之一,是的,我最近读的不是小说,是一位女士,我记不起她的名字了,她获得了诺贝尔奖,在过去五年内,我不知道她是乌克兰人还是俄罗斯人,但有采访,你读过乌克兰幸存者的采访吗?嗯,她可能最初是乌克兰人,所以,这本书是用俄语写的,然后翻译成英语,许多采访都在莫斯科和其他地方,但她在五年前左右获得了诺贝尔奖,但有趣的是,这些人来自各种年龄,各种职业等等,他们正在反思他们对,基本上是当前的苏联制度,他们之前生活的制度的反应,很多人都在回顾,嗯,嗯,比以前好多了,我不知道,在美国,我们认为我们知道什么是正确的答案,什么是建立一个更好的世界,我不太确定,我认为我们都在努力弄清楚,我们都在尽力而为,我认为你是对的,除了年轻时阅读俄罗斯文学,你还有什么建议可以给今天的年轻人吗?关于如何在生活中找到自己的路,如何在事业或生活中取得成功?我,我自己的信念,可能不那么深刻,但我相信它,我认为你应该追随你的梦想,你应该有梦想,并尽可能地追随你的梦想,我们花了很多时间做一些与自己有关的事情,在我的情况下是物理学,在你的情况下,我不知道,无论是什么,机器学习,等等,我们应该,是的,我应该玩得开心,等等,等等,追随你的梦想,你有什么梦想?因为,你没有追随你的梦想,好吧,那就是中途改变了,发生了什么?发生了什么?哦,我读了,我决定在高中时选修最严肃的文学课程,这是一个错误,我现在可能是一个二流作家,而且,可能是一个诺贝尔奖得奖作家,而且,我 15 岁时读的那本书,即使我读过俄罗斯小说,也让我放弃了当小说家的念头,摧毁了你的梦想,是的,治愈了你,好吧,那本书是什么?《白鲸》,好吧,为什么是《白鲸》?是的,为什么?我后来读过它,它是一部伟大的小说,也许和俄罗斯小说一样好,我从未读完过,我认为它太无聊了,太长了,好吧,你的话会与我说的话相呼应,太棒了,你可能也会有同样的问题,这就是为什么我不是作家,这可能就是原因,问题是《白鲸》,我记得的是,有一章可能长达 100 页,全部描述了亚哈和白鲸,以及亚哈用他的木拐杖腿和白鲸之间的战斗,有一章长达 100 页,在我记忆中,我不知道它实际有多长,详细描述了巨大的白鲸,它在做什么,它的鳍是什么样的,等等,它太无聊了,你用的词是,我认为,如果这是伟大的文学,那就去吧,好吧,为什么我有一个问题?我现在反思,因为我仍然读很多书,我读了那本小说,你知道,在我 30 或 40 岁之后,问题很简单,我诊断了问题所在,那本小说与俄罗斯小说不同,俄罗斯小说非常现实,你知道,视角是一个巨大的隐喻,哦,是的,15 岁时我可能不知道这个词,我当然不知道隐喻的意思,就像,我为什么要关心一条鱼?你为什么要告诉我所有关于它的事情?这就像一个巨大的隐喻,所以,后来,当我 30 或 40 岁时,我能够真正享受它,但老师给了我错误的书,或者也许是正确的书,因为我进了物理学,但它确实,我认为我可能过于简化了,但我确实是因为我太年轻而无法阅读那本书,而不是太年轻而无法阅读俄罗斯小说,有趣的是,而是太年轻而无法阅读那本书,因为我可能甚至不知道那个词,我当然不理解它是一个隐喻,嗯,关于鱼,我推荐人们读《老人与海》,短得多,好得多,它仍然是一个隐喻,但你可以把它当作一个关于一个人抓鱼的故事来读,它仍然很有趣,我也有同样的经历,不是《白鲸》,而是在大学里,我上了一门关于詹姆斯·乔伊斯(James Joyce)的课程,我不知道为什么我主修计算机科学,我上了一门关于詹姆斯·乔伊斯的课程,我一直被告知,他被许多人认为是 20 世纪最伟大的文学作家,我一直读,我想,他的短篇小说《死者》,我想是这样,还不错,但还不错,然后你听,他很棒,是的,他很棒,只有死者,最后一篇故事至今仍在我脑海中回响,但然后是《尤利西斯》,我,我,我读完了《尤利西斯》,在一些提示的帮助下,等等,然后是《芬尼根的守灵夜》,我开始读《芬尼根的守灵夜》的那一刻,我说,这太愚蠢了,那就是我完全转向,我不知道,那就是我完全转向卡夫卡、布考斯基,那些只用最少的词语谈论人类黑暗状况的人,而且没有任何语言的音乐,所以,这也是一个转折点,我不知道,我不知道什么时候是欣赏语言之美的正确时机,就像莎士比亚一样,我高中时非常不喜欢莎士比亚,直到后来我才开始欣赏它的价值,让我问你一个荒谬的问题,好吧,我的意思是,因为你读过俄罗斯文学,让我问最后一个问题,你认为这一切的意义是什么?你获得了诺贝尔奖,是为了看向宇宙的开端,倾听引力波,但这仍然没有回答为什么,为什么我们在这里,除了物质和反物质,哲学问题,关于生命的意义,我可能不太擅长,我认为个人的意义,我宁愿简单地说,就是你是否做出了贡献,积极的贡献,我认为,除了你自己之外,任何事情,也就是说,你可能对别人很重要,或者你可能发现了引力波,这对别人很重要,或者其他什么,但不仅仅是作为个体存在于地球上,所以,你的生命有意义,如果你影响了,知识或人,或者其他超越你自己的东西,你呢?这是一个简单的陈述,但它是我所能做到的最好的,而且我也有,也许它很简单,但它可能非常真实,你是否想到,这结束了,这让你伤心吗?你是否想到你的死亡?是的,我并不确 जिल्त,但感到伤心,而且,你知道,我已经足够老了,知道我已经活了大部分生命,我喜欢活着,我可以想象生病不想活着,但我不是,所以我,我没有一个好的旅程,我没有,我也不高兴看到它结束,我想延长它,但我,我,我,我不怕死亡本身,或者那种事情,更多的是,我想延长,我认为我正在过着一种美好的生活,而且仍然过着它,想到它的有限性是它特别之处,这让我感到悲伤,而且,也让我感到悲伤,对我来说,至少,这有点,我认为我没有用太强的词,但它有点可怕,它的不确定性,它的神秘性,你知道,死亡的神秘性,它的神秘性,是的,死亡,当我们谈论黑洞的神秘性时,那是遥远的,那是外面的,而我们自己的神秘性,但,但,甚至生命,意识的神秘性,我觉得很难处理,我的意思是,它不像痛苦,我的意思是,我们有意识,但生命的整个魔力,如果我们能理解,但意识,我们可以思考等等,这是非常,它似乎是一份如此美好的礼物,以至于我们不得不放手,我们不得不放手,这真是太糟糕了,你希望你的遗产是什么?我敢肯定,当外星人来访,人类摧毁了所有人类文明时,外星人会在百科全书中读到你,他们会留下什么?我希望,如果他们评价了我,他们会觉得我帮助科学进步了,作为一项有形的贡献,而且我是一个如何生活的榜样,我们是创造人类有史以来最不可思议的事物之一的一部分,是的,有科学,那是费米的事情,对,仪器,我猜,仪器,仪器是一个神奇的创造,不仅仅是人类,而是人类的集合,合作,那是人类最好的状态,我确实希望,我确实希望它能持续更长的时间,但如果不行,至少记住人类建造了那个东西,这很令人印象深刻,巴里,这是一次了不起的谈话,非常感谢你浪费你的时间,并如此 well 地解释了这么多事情,我感谢你今天的时间,谢谢,感谢收听巴里·巴里什的谈话,请查看描述中的赞助商以支持此播客,现在,让我给你一些量子力学的先驱之一,理论物理学家维尔纳·海森堡的话,宇宙不仅比我们想象的更奇怪,它比我们能想象的更奇怪,感谢收听,希望下次再见。