基普·索恩：从星际穿越到诺贝尔奖，探索宇宙奥秘的科学巨匠
大多数人通过电影《星际穿越》认识物理学家基普·索恩。
他是影片中震惊世界的“黑洞”场景的创作者，同时还担任影片的科学顾问和联合制片人。
著名导演克里斯托弗·诺兰每次面对基普时，总是露出羞涩而钦佩的神情。
全世界都知道基普有多厉害，因为他带领一群科学家探测到了引力波的存在，证实了爱因斯坦一百年前的预言，并获得了2017年诺贝尔物理学奖。
基普先生上周末在北京做了公开课，讲述了他对宇宙、黑洞、虫洞、奇点、时间、大爆炸理论、引力波等的看法；他还分享了他的生活经历。
▲11月3日公开课
北京已经进入冬天，但面对面聆听“世界上最聪明的大脑”的演讲却让人感觉如沐春风。
物理知识固然重要，但更让我感动的是Kip对生活中一些有趣事物的回顾。
从他现场分享的三个小故事中，你可以感受到这位“时代大师”是如何改变历史的。
打造“时光机器”
基普对“时间机器”的兴趣源于一部 90 年代的电影《接触》。
该片改编自美国天文学家、天体物理学家、科幻作家卡尔·萨根的同名科幻小说。
卡尔是基普的好朋友。 1985年，他打电话给基普，请他帮忙确认他的新小说中的相对论是否足够准确。
▲ 基普（左）和卡尔·萨根（右）
影片讲述了一位女天文学家（朱迪·福斯特饰）意外收到织女星信号，克服重重困难穿越宇宙接触地外文明的奇异故事。
虽然基普很喜欢这个故事，但他觉得女主角从太阳系通过黑洞传送到织女星的部分有bug——她需要的是“虫洞”，而不是“黑洞”。
基普的思路被小说打开了：女主角需要什么样的“虫洞”来穿越宇宙？
他得出两个结论：
1、“虫洞”内需要填充大量“奇异物质”；
2、将广义相对论与量子物理结合起来，我们可以开始研究“是否存在可穿越的虫洞”。
自此，老人开启了一个更大的想法：能否利用“虫洞”建造时光旅行机器？
我们都知道著名的“祖父悖论”：如果一个人穿越回过去杀死了自己的祖父，那么他就无法出生，更不用说回到过去了。
但基普觉得，如果利用“可穿越虫洞”以超光速旅行，就可以穿越时空前往不同维度和平行宇宙，理论上也可以穿越时空。
可惜的是，《接触》的制片方比较着急，所以没有采纳卡尔和基普的建议，科学也没有在大银幕上得到严格的呈现。
十几年后的《星际穿越》，老人彻底弥补了对“虫洞”的遗憾——所有视觉设计都是根据公式模拟渲染，并经过严格的科学论证。
▲ 《星际穿越》中的“虫洞”模拟与“时空旅行”剧情
上帝讨厌“赤裸裸的奇点”
我们都听说过“奇点”。
在广义相对论定义的宇宙中，黑洞由“奇点”和“事件视界”组成。
奇点是黑洞的中心，奇点周围物质（及其发出的光）无法逃脱的空间称为“事件视界”。
所以从理论上讲，外界无法看到黑洞内部——无论黑洞内发生什么，都只能停留在黑洞内，落入黑洞的物体也会在奇点处被摧毁。
裸奇点是被“无事件视界”包围的裸奇点。
由于可以裸眼观察，外界有机会看到奇点附近发生的剧烈扭曲的时空现象。
已知的物理定律并不反对“奇点”的存在，但对于“事件视界”的存在存在很大争议。
困扰物理学界多年的一个争论是：黑洞之外是否存在奇点？是否存在裸奇点？
——这个问题的答案是解开量子引力之谜的关键。
1969年，英国物理学家、数学家罗杰·彭罗斯提出“宇宙审查制度”，认为由于某种“宇宙监督”的存在，宇宙中无法形成可见的裸奇点。
1991年，基普拜访霍金，发现霍金是彭罗斯的支持者，于是唱反调说：“我认为探测到裸奇点是可能的”。
霍金沉默了一会儿，然后问道：“想打赌吗？”
▲ 基普和霍金对“裸奇点”进行赌注并按手印
这成为现代物理学史上最“崇高”的赌注之一。
1997年，物理学家马特·乔普图克用数值模拟方法证明，如果初始条件恰到好处，在四维宇宙中形成裸奇点是有可能的。
这并不能推翻“宇宙审查猜想”，更不能证明裸奇点的存在。但霍金还是放弃了。除了按照承诺支付赌注外，他还给了基普一件T恤，上面有这个裸体女人，几乎用一块布遮住了她的身体。布说道：
大自然讨厌裸奇点！ （大自然厌恶赤裸裸的奇点）
霍金“强迫”另一位加州理工学院教授约翰·普雷斯基尔穿这件衣服上课，这让这位教授很尴尬。
（是不是很可爱？）
霍金去世后，被安葬在伦敦，墓碑紧挨着牛顿和达尔文；作为霍金 43 年好友的基普是第一个致悼词的人。
▲ 1975 年的基普和霍金（右）
▲ 基普和霍金对“裸奇点”进行赌注并按手印
40年为“不可能”而奋斗
1915年，爱因斯坦根据广义相对论预言了“引力波”的存在；
1960年，美国物理学家约瑟夫·韦伯开始捕捉引力波。 1969年，他声称探测到引力波，但难以证实；
1972年，随着激光技术和超级计算机的出现，“激光干涉探测器”使探测引力波成为可能；
1976年开始，麻省理工学院的Rainer Weiss、加州理工学院的Kip和格拉斯哥大学的Ronald Drever相继加入引力波的探测；
▲ 基普·索恩（左）和莱纳·韦斯（右）讨论观测设备
我们有团队，但是没有资金我们做不到。这支由科学家组成的“创业团队”向美国国会请求资金建立LIGO探测项目。
“直男”基普是这样向“风险投资人”阐述他的“商业计划”的：
“探测引力波是一件几乎不可能的事情，至少需要两代人的努力——第一代只能弄清楚该怎么做，第二代可能会有结果。”
出乎意料的是，国会通过了这个预算。
▲ LIGO 项目
因此，当2017年三位理想主义科学家因其项目成果获得诺贝尔奖时，美国国会是最欣慰和自豪的。
▲ 40年的努力终于有了回报
《星际穿越》中有一句著名的台词：
“爱是唯一超越时间和空间的东西。”
演讲最后，基普·索恩表达了他对这句话的理解：
科学不受爱或任何其他人类情感的影响。爱只能在一个方面改变科学——那就是人们对科学的热爱。
支持基普一生探索并完成不可能任务的是他对物理学的热爱。
