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引力波背后的故事:爱因斯坦也曾犯错 精选

已有 8984 次阅读 2016-2-13 00:41 |系统分类:观点评述

引力波背后的故事:爱因斯坦也曾犯错

北京时间211日,美国科学家成功探测到引力波的论文《从两个黑洞对撞观测到的引力波》 (B.P. Abbott et al. (LIGO Scientific Collaboration and Virgo Collaboration), Observation of Gravitational Waves from a Binary BlackHole MergerPhys. Rev. Lett. 116, 061102– Published 11 February 2016)在国际著名期刊《Physical Review letters》发表,引起世界科学界轰动。铺天盖地的网络新闻一片赞誉。其中缘由并非我等普通人了解此事的科学重要性,而是搬出了家喻户晓的大科学家爱因斯坦(Albert Einstein)。正如原文中所说:

“In 1916, the year after the final formulation of the field equations of general relativity, Albert Einstein predicted the existence of gravitational waves…”

所以这一科学新闻成为公共媒体关注事件的重要原因是这项研究证实了爱因斯坦所预言的引力波的存在。

好玩儿的事情在于很少有人知道爱因斯坦论证引力波存在背后的故事。借此机会,我把我常常和身边人聊起来的关于同行评审重要性的一个科学史公案写在这里,让我们回顾科学大师发表文章经历的坎坷。

1936年,爱因斯坦的狭义相对论已经使得他获得了科学界的至尊地位的时候,他的一篇文章《引力波存在吗?》投向了《Physical Review》,文章的结论是:引力波不存在!按照科学团体形成的惯例,他的这篇文章被《物理评论》的主编送给了两位专家进行同行评审,而这项同行评审制度一直延续到现今科学界。不久后,爱因斯坦收到该期刊主编的回信并附上了审稿专家的评审意见,其中一位审稿人写了整整十页的评审意见,认为这位科学泰斗的文章推论有漏洞。主编根据审稿人意见按照惯例让文章作者爱因斯坦进行修改或者回复。但是已经享誉科学界的爱因斯坦先生表现出了泰斗的自信和固执:

我把文章寄给你们不是让你们讨论是否发表,也并未授权你们拿给所谓的专家进行指手画脚,何况他们绝对是错误的。既然这样,我还是另投其它期刊为宜。

爱因斯坦的拒绝修改或者回复审稿意见,《物理评论》的主编只能无奈的对大师的文章拒稿。大师也被拒稿过!

事情并未如此结束。半年后,爱因斯坦的这篇文章在《富兰克林研究院期刊》(Journal of the Franklin Institute)发表,但是值得注意的是结论已经变成了引力波存在!原来这篇文章的被送到了和之前同一位审稿人手中,这位年轻的审稿人Howard P. Robertson设法结交了爱因斯坦的新助理应菲尔德 (Leopold Infeld),并有机会和应菲尔德讨论爱因斯坦的文章,他们一起发现了爱因斯坦推论中的错误。应菲尔德将这些讨论告诉了爱因斯坦,爱因斯坦因此对文章做了重大修改,其结论变成:引力波存在

我并不懂得物理学,有人说引力波的存在是广义相对论成立的前提,虽然爱因斯坦1916年预言了宇宙间应该存在引力波,并被当时科学界认同,但他在1936年给波恩 (MaxBorn)的信中写道:

与一位年轻学者(按:应该指的是罗森)合作,我们得到了一个有趣的结论,那就是引力波并不存在!虽然最初的概算认为他确实存在。

这就是科学大师爱因斯坦论证引力波是否存在的波折过程,这其中有着不可忽视的同行评审过程。科学的本质是追求真理,没有人是天生不犯错误的,所以同行评审成为论证研究可靠性的重要过程。

在一片赞誉声中,希望这一点背后的故事激起一点涟漪,引起我们对科学对权威新的思考。中国是一个盛行权威的国度,而科学或许只有打破权威,持有“Scepticism”才能获得一点点进步。


注:文中故事大意应该没有问题,但是细节或许不对,我不懂物理学,希望方家包涵。在家过年手头缺乏资料无法一一校正,读者原谅。感谢陕西师范大学于赓哲老师的鼓励,若非他在微博中让我把这个故事写成短文比现在一片赞美更启迪人,也不会有这篇短文了。特别致谢中国科学院大学刘红老师,我整个故事都是在她的课堂《学术道德与科研规范》上听到的,时隔一年有余,我也常和朋友讲起这件事。


补注:文章发到网上后,有博友指出本文与一篇微信刷屏文有相似甚至雷同之处,但我之前并未看到微信文章,只是想在一片赞誉声中把这个故事讲出来,写作时未查实引用,有不尊重原作之嫌,深感不安和抱歉。但是其他博友指出有文章之前已经讲过,我吸取意见按照博友们提供的链接作为出处粘在这里,供大家参考。

环球科学:爱因斯坦的四大错误 http://tech.sina.com.cn/d/2015-11-22/doc-ifxkxfvn8948689.shtml

新浪博客:谁指正了爱因斯坦的错误 http://blog.voc.com.cn/blog_showone_type_blog_id_18221_p_1.html

蒋敏强老师科学网博文 http://blog.sciencenet.cn/blog-43310-22562.html

 




人类首次探测到引力波
http://blog.sciencenet.cn/blog-739833-955830.html

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