险，爱因斯坦差点否认引力波存在

陶梓钰

2017年诺贝尔物理学奖授予三名引力波探测计划的科学家、包括中国在内的全球70多家天文台共同宣布探测到双中子星合并产生的引力波……“引力波”这个一百年前由天才物理学家爱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数十年间，爱因斯坦曾反复纠结于“引力波真的存在吗？”

这一切还得从1915年爱因斯坦提出晦涩的广义相对论说起。这个新理论的提出，革新了自牛顿以来的引力观和时空观，创造性地论证了引力的本质是时空几何在物质影响下的弯曲。1916年，爱因斯坦在广义相对论的框架内，又发表论文，预言了引力的作用以波动的形式传播，这就是引力波的由来。

然而在当时，这个结论其实只是爱因斯坦从纯数学的角度，求解他提出的引力场方程时得出的答案。但引力波究竟是只存在数学推理中的空想，还是在现实中可以观测到的物理现象，爱因斯坦自己也没有概念。因此在论文中，他有些沮丧地提到，“引力波辐射的能量极少，在所有能想得到的情况下，引力波的辐射都可以被忽略。”

一百年前，很少有人能真正理解广义相对论，甚至连爱因斯坦本人在一些问题上也犯下不少错误。因此在接下来的几十年中，爱因斯坦数次修改对引力波的判断。其中最著名的一次发生在1936年。当时爱因斯坦试图重新求解自己提出的引力场方程，这需要更深的数学知识。幸运的是，助手纳森·罗森在此方面功力深厚，两人在研究引力场方程时共同提出了包括“虫洞”在内的一系列新物理概念。

在“解题”时，最让爱因斯坦和罗森疑惑的是，无论如何努力建立坐标系，总能发现时空中某个地方存在“奇点”，简而言之，他们认为这足以证明引力波不存在。于是他们合写了一篇论文投到美国顶级期刊《物理评论》，这篇题为《引力波存在吗？》的论文明确得出结论——“引力波并非真实存在”。

按照美国科学期刊的惯例，这篇深奥的论文被《物理评论》的编辑寄给了另一个科学家进行评估。提供审稿意见的是熟知广义相对论的美国物理学家霍华德·罗伯森。他写了一份长达10页的报告，认为引力波是真实存在的，并明确指出论文中的错误所在。

这份报告很快以匿名审稿人的方式被寄回给爱因斯坦。不幸的是，爱因斯坦以前的论文都发表在欧洲期刊上，而当时欧洲并没有像这样对论文进行同行评议的传统。不熟悉美国习惯的爱因斯坦对此大为生气，他在给《物理评论》编辑的回信中直白地说：“我认为没有必要回应您那位匿名专家的意见（本来就是错误的）。鉴于此，我宁愿选择在别的地方发表这篇文章。”

恼火的爱因斯坦并未认真研究罗伯森的审稿意见，很快将这篇论文原封不动地发给另一份美国物理期刊。这次论文很快被接受了，眼看爱因斯坦的一世英名就要毁于一旦，幸运的是，他认识了一名新同事。对，就是那个匿名给他审稿的霍华德·罗伯森。罗伯森成功指出了爱因斯坦和罗森论文中的错误，并帮助解决了问题。赶在论文正式发表前，爱因斯坦重新修改了完全相反的结论，提出“柱状引力波是真实存在的”。得以及时纠正错误的爱因斯坦在论文结尾还特意增加一段备注，感谢“我的同事罗伯森教授在澄清原文中的错误时给予的亲切帮助”。

尽管爱因斯坦本人幸运地纠正了错误的论文，但对于引力波是否真的存在，物理学界依然存在诸多争议。直到1955年物理学家费曼提出著名的“粘珠”思想实验后，引力波才真正得到科学界的认同。科学家们开始建造更灵敏的探测器，寻找宇宙中的引力波信号。最终，在引力波概念被提出一百年后，美国科学家于2016年宣布第一次直接探测到引力波的存在，从而“找回”爱因斯坦广义相对论实验验证中最后一块缺失的“拼图”。

如今在惊叹“爱因斯坦百年前又一神奇预言被证实”的同时，也不应忘记罗森、罗伯森等科学家的工作。毕竟现代科学早已过了“闭门造车、单打独斗”的时代，爱因斯坦能取得伟大成就，不仅是站在前人的肩膀上，也离不开同行者的相互扶持。▲