欲往从之梁父艰 ——读《捕捉引力波背后的故事》| 周末读书
|作者：李轻舟 (《大学科普》编辑部)
为了庆祝在中国物理学会期刊网连载的“捕捉引力波背后的故事”集结成书，在科学出版社正式出版，我们将赠予读者5本此书。
获得赠书方式：留言点赞前5名的读者可获赠《捕捉引力波背后的故事》一本，截止时间是7月29日早8点，10点会公布获奖者名单。期待您的参与！
所思兮在太山，欲往从之梁父艰，侧身东望涕沾翰。美人赠我金错刀，何以报之英琼瑶。路远莫致倚逍遥，何为怀忧心烦劳。
—— 张衡 《四愁诗·其一》
韦斯、索恩、巴里什（从右到左）荣获2017年诺贝尔物理学奖
蒙科学出版社钱俊先生惠赐程鹗博士新作《捕捉引力波背后的故事》，嘱我撰文评介。我与作者素昧平生，今承展卷受教之谊，不揣冒昧，略陈固陋。
班固在《汉书·司马迁传》的赞评中说：“然自刘向、扬雄博极群书，皆称迁有良史之材，服其善序事理，辨而不华，质而不俚，其文直，其事核，不虚美，不隐恶，故谓之实录”。然而，事非经过，难序内中关节条理；身陷其间，难为执正持平之论。“实录”二字看似容易，实则是要求史家开启“上帝视角”，通贯时间，俯瞰众生——如果没把自己修炼成“拉普拉斯妖”，这就是个mission impossible。即便是mission impossible，也拦不住凡人著史的热情，他们索性各挟“傲慢与偏见”自成一统，史笔之下，别立乾坤。
古典的物理学史（包括自然哲学史）叙事者，自不例外，多少应有马赫（Ernst Mach）、劳厄（Max von Laue）、薛定谔（Erwin Schrödinger）那样在历史维度上（也在逻辑维度上）重构知识体系的雄心。随着古典主义（或者说古典审美）的退隐，尤其是两次世界大战（以及随之而来的冷战）以来，“猛虎独行”逐渐让位于“群狼分食”，“大兵团作战”和“军备竞赛”渐成燎原之势，物理学的世界反而日趋原子化，荒江野老屋中二三素心人旨在营造体系的宏大叙事成了明日黄花，或许在彭罗斯（Roger Penrose）那里尚有几分余韵。
以引力波探测进程为主线的《捕捉引力波背后的故事》固然可以归到物理学史名下。但与古典的物理学史叙事截然不同的是，本书的叙事结构属于科学社会学（sociology of science，以科学为研究对象的社会学）——典型的例子是巴里什（Barry Barish）何以问鼎诺奖（有兴趣的读者可以参考美国超导超级对撞机项目的兴废），这在古典的物理学史叙事模式中几乎不可理解——作为“背后的故事”，其侧重既不在引力波探测的物理原理（广义相对论、引力物理、天体物理等），也不在工程实现的技术细节（激光干涉仪、数值相对论等），而是物理学共同体在现实社会（甚至可以说是世俗社会）中的科学活动——颇有太史公之“纪传体”遗风——也就是作者在前言中所谓“并不局限于相关科学知识的普及，而是更注重挖掘科学突破背后的人物、社会背景、政策抉择以及各种不为大众所知的过程和细节”。简而言之，即引力波探测进程中的那些人和那些事。此中有列国争衡，有部门博弈，有人事纷扰，有名利纠缠，有说不尽的“欲往从之梁父艰”，恰如书中引述韦斯（Rainer Weiss）和索恩（Kip Thorne）不约而同的感叹“真正的奇迹不是我们终于找到了引力波，而在于我们当初居然没把这事彻底搞砸”——当今意义上的“科学无坦途”，此之谓也。
德克萨斯州地下废弃的为超级对撞机挖掘的巨型地道
1970年代的索恩在黑板上讲解引力场
值得一提的是，作为一部通俗或普及作品，本书在涉及某些物理原理或技术细节时，难免会用一点儿譬喻性（直观图像）的阐释（在以普及物理知识为主的书中更为常见），而这类譬喻，纵然是来自爱因斯坦（Albert Einstein）本人，离开了必要的数学表达，也不过是不问究竟的“方便法门”，必然会掩盖些许知识细节，易使未经系统学习的受众望文生义，不得要领，有的甚至会干扰某些读者将来的系统学习。这本是数理科学类通俗或普及作品的“原罪”，幸而作者在正文后的注释中为有志成为“探险家”的读者留有大量重要文献，堪为渡人梯航。此外，单就“讲故事”而论，作者行文晓畅，主次分明，百年曲折，循序展开，即使读者无意加入到“人类心智早已开始的最伟大之冒险”（费曼语），亦能作个“观光客”收获良好的阅读体验。
荷兰布尔哈夫科学博物馆（Museum Boerhaave）东墙上纪念广义相对论的图像。上面是恒星光线因为太阳质量而弯曲的示意图，下面是广义相对论场方程（引自《捕捉引力波背后的故事》）
当然，直到今天，许多引力波探测的相关材料还未脱离“新闻”的范畴，大量工作仍处于正在进行时，道阻且长。现在就下历史结论，为时尚早，亦无必要——“风物长宜放眼量”，真正引领“探险家”不畏“梁父之艰”者，不是结论，而是前方闪耀的问题。
附：
末了，谨补缀几处，与方家共参详。
1. 费曼的“粘珠论”（p15）：1957年，费曼（Richard Feynman）在北卡大学教堂山分校会议（即GR1）上以sticky bead argument论证引力波具有能量。此处的sticky bead，许多中文文献译为“粘珠”（有的甚至译为“粘性水珠”）。诚然，sticky确有“粘性”之意，但结合该思想实验的物理情境，sticky bead似应理解为“棍上的算盘珠”——费曼在巴西讲学期间（1949~1952）曾同一个推销算盘的日本人比赛速算（事见Surely You're Joking, Mr. Feynman: Adventures of a Curious Character. W. W. Norton & Company, 1985.）。
2. “整个恒星便会在重力压迫下急剧塌缩”（p45，后文亦有多处出现“塌缩”）：collapse，天体物理中的规范用词应是“坍缩”。另，在此处相关的中文语境里，“重力”一般指随天体自转（与天体表面相对静止）的物体所受引力之竖直分量（另一分量为垂直指向自转轴的向心力），在文中所述恒星坍缩的情境中，应用“引力”，而非“重力”。
3. “European Organization for Nuclear Research，简称CERN”（p61脚注）：CERN源自欧洲核子研究中心前身欧洲核子研究委员会的法文全称Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire。
4. 加文（p67）：1957年，加文（Richard Garwin）曾与莱德曼（Leon Lederman）共同完成了一个验证弱相互作用下宇称不守恒（杨振宁和李政道于1956年提出的设想）的实验。
5. “那是1950 年代，劳伦斯正在伯克利发明他的粒子回旋加速器”（p84）：劳伦斯（Ernest Lawrence）发明并改进回旋加速器是在20世纪20年代末到30年代初。
6. “不仅引力与电磁力相比本身就显得微弱”（p91）：用两个质子来做比较，则库伦力与引力之比的数量级为1036；用两个电子来做比较，则比值的数量级达到1042。
7. “地球的周长大约 4 万千米”（p93）：应明确为“地球大圆的周长大约4万千米”。
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