102年前預言，直到2017年才被認可！諾貝爾獎致敬愛因斯坦

2017年10月3日，一年一度的諾貝爾物理學獎終於拉開了帷幕。今年的諾獎和往常一樣但又意義非凡，與以往相同的是，諾獎依舊頒發給在物理前沿有突出貢獻的科研人員，但今年的諾貝爾物理學獎卻很非凡，這是遲到一個世紀的諾獎終於找到了主人的傳奇故事！

我們知道，今年的諾貝爾物理學獎全部頒發給了在引力波探測上有突出貢獻的三位科學家。這三位科學家分別是雷納·韋斯，巴里·巴瑞斯和吉普·索恩，他們全是來自美國激光干涉引力波天文台（LIGO）的科學家。與其說，今年的諾獎頒給了這三位科學家，還不如說這是對愛因斯坦百年前預言的認可。

2017年物理學諾獎得主

我們知道，愛因斯坦在1905年先後發表了影響物理學進程的5篇劃時代論文，至此愛因斯坦一鳴驚人，後人也稱1905年為愛因斯坦奇蹟年。這其中有兩篇論文有著極高的知名度，一篇建立了相對論，也就是我們常說的《狹義相對論》，另一篇則奠基了舊量子論，也就是光電效應。其實愛因斯坦最閃耀的光輝便是相對論。但命運真是捉弄人，愛因斯坦並未因相對論而獲得諾貝爾獎，反倒是因為光電效應而獲得了諾獎，這也讓愛因斯坦倍感困惑。

1905年，愛因斯坦發表了狹義相對論。但很快他發現，狹義相對論並不能完美解釋引力，並且只適合慣性系（由勻速運動的物體組成的系統），而客觀世界是很複雜的，慣性系只是理想模型，真實的世界幾乎是由非慣性系組成的（相對於慣性系做加速運動的系統）。為了解決這些問題，愛因斯坦必須拓展狹義相對論。十年之後，他發表了廣義相對論，成功將相對論拓展到非慣性繫上，並完美解釋了引力的本質就是時空彎曲的結果！

1915年，愛因斯坦完成廣義相對論，第二年才正式發表。廣義相對論闡釋了引力的本質，並預言了引力波的存在。嚴格意義上說，牛頓力學在此時已經被推翻。廣義相對論在當時人們的眼裡，雖然很驚人，但是卻很難被接受。這關乎到牛頓力學權威性的問題，大家都很慎重！於是愛因斯坦給天文學家出了道實驗題，全世界的天文學家分頭去捕捉日全食，給日全食拍照，看看原本被太陽遮擋的天體是否能在日全食時被觀測到。如果太陽背後的天體光線看不見，那麼廣義相對論可能錯了，因為太陽巨大的質量沒有彎曲周圍的空間，那麼太陽背後天體的光線就沿著平直空間傳播，我們自然看不見那些光。如果我們能看見原本被太陽背後遮擋的天體光線，那也就在某種程度上證明了廣義相對論的正確性。因為太陽的存在彎曲了周圍的空間，使得其背後天體的光線經過了被太陽彎曲的空間，進而傳到了地球。1919年，天文學家終於找到了觀測數據，廣義相對論在發表3年之後，第一次被驗證。當時的英國媒體用很大的篇幅報道的這個劃時代的事件，標題就寫上「牛頓錯了！」

可是廣義相對論還有一個很重要的預言遲遲不能被驗證，那便是引力波。為什麼引力波直到近年才被觀測到呢？因為來到地球的引力波太微乎其微了，稍不留意就擦肩而過！2015年人類第一次觀測到引力波是來自十幾億年前，分別是太陽質量29倍和36倍的雙黑洞擾動產生的引力波。其實引力波的叫法並不完美，因為引力在廣義相對論裡面只是時空彎曲的表現，引力波本質只是空間的波動。就好像是水波，往平靜的水面上，插入一個木棍攪動，依舊會產生漣漪的波動。

平直的空間就相當是平靜的水面，兩個質量超大的黑洞彼此環繞，必然會產生巨大的空間漣漪，這便是引力波。不過水波是機械波，它的傳播需要介質，而引力波本質是空間的漣漪，並不需要介質。雖然雙黑洞產生的引力波極其顯著，但是它們距離地球至少十幾億光年遠，而人類要觀測到這麼遙遠的引力波（其實是空間波動）就相當在一公里的長度上尋找比原子核半徑還小一萬倍的空間變化，這難度比海底撈針還大。所以探尋引力波的重任直到精密儀器發展到了一定程度才能做到，上個世紀的科學家即便有心尋找引力波，也沒有力來做成這件事情。

我們知道，上個世紀物理學最偉大的的兩大成就分別是相對論和量子力學，它們如今已是現代物理學的兩大基石。量子力學的研究者中已經獲得了無數的諾獎，而相對論的研究者們卻沒有獲得過任何諾獎，包括愛因斯坦本人也未因相對論而獲獎，這並不代表相對論不重要，而是它太超前了！諾獎委員會考量一個理論，總得找出相應的實驗基礎。很可惜，愛因斯坦活著的時候，能證明相對論的實驗並不多。直到1955年，他去世之後，越來越多的實驗才驗證了相對論的正確性。但從相對論的應用來說，愛因斯坦獲得十次諾獎都不為過。從1905年的狹義相對論到1915年的廣義相對論，再到1955年愛因斯坦去世，最終在2015年引力波被人類首次探測到，100多年過去了！相對論的知名度依舊那麼大，諾獎的知名度也依舊那麼大，可是兩者在過去100多年裡完全不搭邊。直到2017年，諾貝爾獎委員會決定把該年度物理學獎授予給在引力波探測有突出貢獻的的三位科學家時。這姍姍來遲一個多世紀的諾獎，終於頒給了愛因斯坦，頒給了相對論，頒給了相對論的驗證者們！

科學家如今正在驗證愛因斯坦的下一個預言——蟲洞，一種連接不同時空的隧道，可以讓人類瞬間轉移，也可以讓人類做時間旅行的一種預言。

有的科學家獲諾獎，是他們一生的榮譽。而有的科學家得獎，卻是諾獎的榮譽，愛因斯坦就是後者！

2017年諾貝爾物理學獎——百年致敬愛因斯坦！！！

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