从引力波刷屏一窥基础科学的魅力

李一一

茫茫宇宙，隐藏着许许多多不为人类所知晓的奥秘。2016年2月11日，美国LIGO（激光干涉引力波天文台）团队宣布首次直接探测到引力波，这开启了人类观测和研究宇宙的新纪元。引力波被直接探测，无疑是21世纪人类在天文学领域最具里程碑意义的重大科学发现之一。我们在惊叹于此的同时，或许更需要思考——为何是美国人首先发现了引力波？

关于本专题，你可以知道的：

①什么是引力波？基础科学的价值是什么？如何把火遍网络的引力波运用到作文中？

②美国科学界非常重视基础科学，尤其注重培养公众对科学研究特别是基础研究的兴趣。

科普·引力波

在物理学上，引力波是爱因斯坦广义相对论所预言的一种以光速传播的时空波动，如同石头被丢进水里所产生的波纹一样，引力波也被视为宇宙中的“时空涟漪”。爱因斯坦提出“强引力场事件”可产生引力波，比如黑洞合并、脉冲星自转以及超新星爆发等。引力波是爱因斯坦广义相对论实验验证中最后一块缺失的“拼图”。

引力波，你好！

引力波一直都存在于宇宙之间，但人类从提出理论预测到真正捕捉到它，却足足花了100年的时间。2016年2月11日，美国国家自然科学基金会携同加州理工、麻省理工以及LIGO科学合作组织（LSC）的专家向全世界宣布：美国的LIGO团队首次直接探测到了引力波。100年前爱因斯坦的预测，此时真正得到了验证。對于人类乃至地球的历史来讲，100年不过瞬间，而探测到引力波的存在，则意味着人类距离认识与揭示宇宙形成之谜又近了一步。

【速评】人类社会每一次重大的自然发现、科学突破，都是人类认知领域的扩展，是对世界了解深度和广度的拓展。

科普·基础科学

基础科学是以自然现象和物质运动形式为研究对象，探索自然界发展规律的科学，其包括数学、物理学、化学、天文学、地理学、生物学6门基础学科及其分支学科、边缘学科。人类对基础科学的研究往往充满艰难困苦和孤独。相比于探寻“人类从何而来”等哲学问题，人类似乎更愿意用“有用”或“没用”来评价事物。经常有人会说，如果基础研究不能带来更快的汽车和更好用的电器，又有什么意义呢！而LIGO团队对引力波的探测恰恰就是一个“不实用”的基础科学研究项目。

//无用之用是为大用//

“‘跨世纪的发现对我有什么用呢？”这是“引力波”这个陌生名词刷屏后，很多人的疑惑。的确，基础理论实在与眼前的生活无关。而在欧美的很多科学家和普通公众看来，就算基础科研没有附带的应用成果，这些对涉及认识宇宙、认识世界运行法则的研究，也是值得他们不计成本大力投入的。而这样的科学认知，在当今的中国是欠缺的，因为我们的社会更热衷于“速胜”的科学研究。

关键词：功利主义与理想主义/有用与无用/无用之用

考场速用：《庄子》中有句名言：“无用之用是为大用。”这句话对于描述天文学领域中看似无用的基础研究，可谓中肯之至。就以探测引力波为例，有人认为如果该研究不能带来更快的汽车和更好用的电器，又有什么意义呢！然而，LIGO团队却愿意不计成本大力投入这个“无用”的项目，最终验证了爱因斯坦100年前的预言！反观我们的社会，为了所谓的有用，人们都急于把自己的所作所为转换为可以兑现的价值，功利主义渗透社会的各个角落……真值得好好反省！

//读懂引力波背后的科学精神//

探测引力波不同于一般科研攻关，除了人力、物力、财力的空前投入，还在于其空前的未知——爱因斯坦的伟大猜想已经存在了100年，但在引力波被捕捉到之前，没有人敢断言爱因斯坦的猜想是对的，也没有人敢证明这个伟大的猜想。明知难为而为之，是基础科学的艰难所在。然而，在成功探测到引力波后，更易于记诵的，是LIGO团队的一句宣言：“这就是科学，我们不挑容易的事做。”

关键词：科学精神/执着/不畏艰难/追求真理

考场速用：LIGO团队明知难为而为之，不畏艰难地探寻着未知的世界以验证100年前爱因斯坦的科学理论。他们说：“这就是科学，我们不挑容易的事做。”这种对科学的信念和执着，比起黑洞相撞激起的涟漪，更具有穿越时空的力量。

//全球智慧的协作//

上千名科学家参与的国际合作机制，让LIGO团队被誉为汇集了世界各地科学家的“最强大脑旗舰队”。英国对LIGO镜子悬挂系统做出贡献，德国提供激光技术，澳大利亚运用光学压缩态的实验方法等，不同背景、不同领域的科学家相互启发，相互交流，共同参与LIGO项目。此外，美国政府和社会更是形成了对基础科研项目支持的合力。来自社会的支持与认同，是LIGO团队取得成功强而有力的后盾。

关键词：团结协作/合作共赢/支持

考场速用：美国LIGO团队首次直接探测到引力波成了2016年春最热门的大事件。上千名科学家参与的国际合作机制，让LIGO团队被誉为汇集了世界各地科学家的“最强大脑旗舰队”。不同背景、不同领域的科学家协同分工，塑造了这一个合作共赢的成功范例。可见，互相合作才是成功的保障。

人物·LIGO团队主导者

//抓住寻引力波的人//

在发现引力波的LIGO团队背后，隐藏着一位传奇人物——基普·索恩。在华盛顿举行的发现引力波的新闻发布会上，基普·索恩用不多的话语和冷静的表情，传递出他一贯坚持的信念——引力波迟早会被发现。如果不是基普·索恩的坚持，引力波探测计划很有可能只是一篇纸上谈兵的论文，美国国家科学基金会也不会愿意为此“烧掉”数十亿美元。正是因为基普·索恩的坚持，他才成了抓住引力波的人。

【微评】信念是一种使人执着向前走的品格，也是生命的动力与奋斗的目标。基普·索恩用他的实际行动告诉我们，坚持信念，理想之船方能驶向成功的彼岸。

链接·引力波探测的中国脚步

//打“太极”弹“天琴”//

LIGO团队的发现让我国科学家对本国的引力波研究充满期待。中国科学院力学研究所研究员胡文瑞院士说：“如果说引力波是一首宇宙交响曲，那么LIGO团队的成果只是一个序曲，主乐章还在后头。”目前中国的引力波研究主要有两个方向，一是“太极计划”和“天琴计划”，这两个计划都是要去太空探测引力波的；二是“阿里实验计划”，该计划目标是在地面探测原初引力波。“阿里实验计划”的负责人张新民认为，中国是一个大国，在探测引力波领域不能空白。他说：“我们必须抓紧创新而不是跟踪，做出我们应有的贡献。”

【微评】“太极计划”“天琴计划”“阿里实验计划”承载着中国的科研梦，是大国崛起必不可少的组成部分。我们始终坚信，中国科学家有能力在探索未知世界的道路上展现我们民族的智慧和才华。