进入顶尖大学后也曾迷茫，诺奖得主基普·索恩如何走出困境？
基普·索恩 ｜ 演讲
我想以我自己年轻时的故事开头。
我在美国犹他州落基山上的一个小镇里长大。很小的时候，我想成为除雪车司机，因为那时候在我眼中，世界上最厉害的事就是开着除雪车把雪堆成三米高的小山。
但是后来，在听了一节关于太阳系的课程之后，我开始对天文学产生了浓厚的兴趣。特别是1853年，13岁时的我读了一本乔治·伽莫夫写的书，书名叫《从一到无穷大》。伽莫夫不但是一位理论物理学家、宇宙学家，还是一位富有启发性的作家。我就此沉迷——我爱上了宇宙学，还有统治这个宇宙的定律。
可能有人听说过《星际穿越》，我尝试通过参与制作这部电影把自然定律和宇宙的美传递给下一代人。我还写了一本书来帮助年轻人更好地理解《星际穿越》中的科学，这算是我做的一点微小的贡献。
我从伽莫夫那里受到了启发，正因如此，我希望启迪更多的年轻人。我在高中的时候以为自己很聪明，可到了美国加州理工学院以后，却发现自己有些笨，觉得自己的脑子转得比其他大多数同学慢，我要很费力才能跟得上周围的人。但我还是坚持下来了，因为我找到了自己做事的方法。我意识到，如果我想成功，我就需要对正在学习的东西理解得更深刻。
有一个习惯直到现在我仍保持着：在学习物理的重要结论时，我会用自己的方法去解释它们，然后给出自己对结论的推导和证明，留下我自己的笔记。私下里我一直用我自己的“语言”处理问题。我有时候会翻阅多年前的笔记。所以，我想告诉年轻人的是，如果你理解问题的时候有困难，你可以试着去找属于自己的方法，它可以是一种你自己理解事物的方法，不需要与其他人一样。
在普林斯顿大学读博士时，受到博士导师约翰·惠勒的启发，我对中子星和黑洞产生了兴趣。我经常参加杰出的物理学家罗伯特·迪克的组会，他当时正在进行有关引力的实验。我是一个理论物理学家，不做实验，但是每个星期我都去参加迪克研究组的组会。我会认真地听组会上学生和博士后的发言，包括当时是博士后的雷纳·韦斯讨论他们进行的实验。所以，我对实验也有了一些了解。
尽管我是一个理论物理学家，却在1963年参加了一个暑期学校。那个暑期学校是关于理论物理学和实验物理学的，地点在法国阿尔卑斯山上的莱苏什。在那里，我遇到了雷纳提到过的约瑟夫·韦伯。他当时正在领导引力波探测实验的早期阶段。约瑟夫和我在法国的阿尔卑斯山散步，我关于引力波实验的想法正是受到了他的启发。1966年，当我以一个年轻教授的身份回到加州理工学院时，我决定组建一个理论研究团队，主要研究黑洞、中子星和引力波的理论。那时还没有引力波的实验项目，我开始与我的学生、博士后以及同事一起思考：如果引力波能被探测到，我们可以从引力波中研究哪些科学问题？1972年，我们开始构想引力波天文学的蓝图。
构想的关键是：引力波与天文学家通常的研究手段——电磁波是如此的不同。电磁波非常容易被散射或者吸收，而引力波不会被物质显著地吸收或散射，即便是在宇宙诞生之初大爆炸时发出的引力波，也只会有非常小的部分被吸收或者散射掉。引力波可以穿透一切东西。
我们可以通过引力波看到与电磁波看到的不同的宇宙，因此引力波有可能带来一场关于如何理解宇宙的革命。1972年，我和学生发表了第一篇关于引力波天文学前景的文章。同一年，雷纳·韦斯展示了有关干涉引力波探测器的想法，而这个话题，我们当时讨论已久。经过仔细的计算，雷纳·韦斯得出结论，如果建造一个几千米长的装置，我们或许能够找到引力波。我听说了雷纳·韦斯的想法，但它需要测量镜子的移动，精度达到测量所用光的波长的一万亿分之一。我当时觉得，这太疯狂了！
因此在我和我的博士导师约翰·惠勒以及查尔斯·米斯纳合写的那本著名的教科书《引力》中，我写道：我对此持保守的态度。我没有说这很疯狂，但我认为这不是一个有前景的方案。
几年之后，我研究了雷纳·韦斯的方法，并与他和弗拉基米尔·布拉金斯基 (一位伟大的俄罗斯实验物理学家)讨论，我开始相信这确实有可能成功，因此决定尽我所能来帮助实验团队获得成功。
我花了职业生涯中70%的时间和我的学生一起致力于此。我们首先在加州理工学院建立了一个引力波实验的实验组，请来了罗纳德·德雷弗(一位非常聪明的实验物理学家)，他对雷纳·韦斯的设计进行了很多重要的改进。1984年，德雷弗、韦斯和我创立了LIGO项目，但在之后的几年里，我们无法达成一致并做出决定，也没有办法有效地推进项目。LIGO项目搁置了一段时间，直到我们请到了巴里·巴里什，他创建并领导了现在的LIGO项目，拯救了我们的梦想。
到大约2020年，LIGO将达到之前提到的设计精度，我们将会遇到布拉金斯基最早指出的一个现象：当能够以非常高的精度测量LIGO中大镜子的位移，就会发现它遵循量子物理而不是经典物理(注：演讲时间为2017年12月。2020年， 光子与 LIGO 镜子的量子关联被观测到)。这意味着，人类将第一次看见人体尺度大小的物体表现出量子力学的行为。这需要量子非破坏测量技术，这正是中国科学技术大学上海研究院的一个核心的工作。现在这个技术已经被发展起来，也是量子信息很有意思的一部分。
最后，我想谈一下LIGO探测器将可能看到的其他引力波源，以及展望一下未来。
我们预计能看到中子星自旋的引力波。中子星的自旋会产生脉冲，因此也被称为“脉冲星”，它们表面和内部的不均匀会产生可以被观测到的引力波。还可能看到黑洞撕裂中子星，观测到超新星爆发......
在接下来的15~20 年中，我们可以进行 4 个不同频段的引力波天文学的研究。探测周期为毫秒的引力波，未来的引力波探测器激光干涉太空引力波天线(LISA)将会覆盖周期从分钟到小时的引力波，脉冲星计时阵列可以探测周期为几年到几十年的引力波，而宇宙背景辐射极化可以用来测量周期为亿年的引力波。这 4 个不同的频段相当于传统的X射线天文学、可见光天文学、红外天文学和射电天文学。
我们甚至可以用引力波来研究极早期的宇宙。在宇宙诞生 10 ~ 12 秒后，会有一个相变，非常基本的物理学定律会改变，被称作电弱相变。根据理论，如果这个过程发生的话就会产生引力波。大爆炸产生的引力波，虽然只是引力场的量子涨落，但在宇宙非常快速膨胀的暴胀时期会被放大。这些非常丰富的引力波谱，会在宇宙微波背景辐射上面留下今天可以看到的极化图案，从而能够被研究早期宇宙微波信号的天文学家探测到。
400多年前，伽利略制造了一个小型光学望远镜，并把它指向天空，然后发
现了木星的卫星、月球的陨石坑。此后的时光里，电磁波天文学完全改变了我们对宇宙的理解。就在几年前，LIGO开机运行，发现了黑洞并合的引力波，请大家畅想，在接下来 400 年，我们会通过引力波发现什么呢？
注：以上内容整理自基普·索恩 2017 年在“墨子沙龙”上发表的演讲，该演讲已收录于《科学之美》一书。
演讲者简介：
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本书是“墨子沙龙”过去几年的讲座内容精选，共分为6个部分，分别为：科学·思考·畅想、走进量子世界、探寻未知世界、新材料和新技术、生命科学的意义、科学与人生。即便相距千年时空，远隔万里重洋，人们都会不约而同地选择踏上探索科学的道路。
在本书中，读者将了解科学家探索科学的动机是什么；量子计算与经典计算有何不同，量子计算强大的计算能力从何而来；现代生物学如何解释生与死；为什么要了解生物的结构；什么是引力波，引力波天文学将带给我们什么……对于这些深刻而充满诱惑力的问题，书中的科学家们将向读者分享他们的思考，这些科学家中包含诺贝尔奖获得者、沃尔夫奖获得者、科学突破奖获得者等。
本书既有对前沿科学问题的探讨，又充满了科学家对科学人生的思索，非常适合对科学感兴趣的读者阅读。
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