《重力的幽靈》:自稱看見「重力波」的韋伯是傻瓜、騙子,還是英雄?

《重力的幽靈》:自稱看見「重力波」的韋伯是傻瓜、騙子,還是英雄?
An artist's illustration shows a supermassive black hole with millions to billions times the mass of our sun at the center, surrounded by matter flowing onto the black hole in what is termed an accretion disk in this NASA illustration released on February 27, 2013. Supermassive black holes are enormously dense objects buried at the hearts of galaxies. This disk forms as the dust and gas in the galaxy falls onto the hole, attracted by its gravity. Also shown is an outflowing jet of energetic particles, believed to be powered by the black hole's spin. The regions near black holes contain compact sources of high energy X-ray radiation thought, in some scenarios, to originate from the base of these jets. This high energy X-radiation lights up the disk, which reflects it, making the disk a source of X-rays. The reflected light enables astronomers to see how fast matter is swirling in the inner region of the disk, and ultimately to measure the black hole's spin rate. REUTERS/NASA/JPL-Caltech/Handout (OUTER SPACE - Tags: ENVIRONMENT SCIENCE TECHNOLOGY) FOR EDITORIAL USE ONLY. NOT FOR SALE FOR MARKETING OR ADVERTISING CAMPAIGNS. THIS IMAGE HAS BEEN SUPPLIED BY A THIRD PARTY. IT IS DISTRIBUTED, EXACTLY AS RECEIVED BY REUTERS, AS A SERVICE TO CLIENTS - RTR3EDB0

我們想讓你知道的是

韋伯於2000年過世,他堅持自己的結果是正確的直到最後一刻,甚至還在1996年發表了再次確證的論文──只是沒什麼人讀它罷了。韋伯是一個多姿多彩而且個性堅定的人物,沒有他,幾乎可以肯定地說不會有之後耗費數十億美元的新式重力波探測科學。

文:哈利.柯林斯

重力波探測簡史

1993年諾貝爾物理學獎,頒給歷經數年觀測出雙星系統軌道速度以緩慢方式衰減,並導出其衰減與重力波發射一致的實驗。然而,我們這裡所關注的重力波偵測是它對地面偵測器「直接」影響的結果,而非其對星球的影響。熟知內情的人士認為,第一個無可爭議的直接偵測會發生在6到10年後,而這距離該領域的先驅約瑟夫.韋伯首次宣稱看到它們,已經過了幾乎整整50年。

他的宣稱並非毫無爭議。從1960年代末期以來大約有半打讓人疑信參半的宣稱,說自己已經看到了重力波,韋伯就是其中之一。但物理學界大多數成員已將其歸之為「錯誤」。在外人眼中,這個領域的名聲要不是不可靠,要不就是碎弱得不堪一擊,重力波研究社群因此而生的羞愧感,即使在兩造的抗力平衡下,經常是以很強烈的態度否定這些成果。就連這個學術企業的新進者也必須為花費上億美元在超大儀器這一點上加以辯護──這裡指的就是那台巨型「干涉儀」──他們認為這最終將能夠得出確實的偵測,並且足以彌補過去的錯誤;如果廉價舊技術真的可以看到重力波,新的就失去其必要性,因此必須損害廉價舊技術的信譽。

舊技術的支持者強烈反對自己的計畫遭到摧毀,從而導致雙方徹底的對立。後果就是,幾十年來大多數干涉儀科學家的創造動能都被導向發現缺陷;他們主要做的變成是在呈現對手或爾後他們自己的偵測器中的這個或那個推定信號,實際上只是雜訊。這種負面心態問題已成為一種主要特徵,而這就是本書接下來所要關注的問題。在阿卡迪亞會議中,這段苦澀的歷史瀰漫在走廊裡,幾乎觸手可及。

韋伯與重力棒

約瑟夫.韋伯(Joseph Weber)是馬里蘭大學的物理學家,在1950年代開始構思如何偵測愛因斯坦理論中的重力波預測。重力波是指因質量的位置快速變化所引起的時空漣漪,但它們相當微弱,只有宇宙中發生非常巨大的變化,例如恆星或黑洞的碰撞或爆炸,才有可能在地球表面產生足以被偵測到的輻射。要嘗試偵測重力波需要過人的想像力、做實驗的天賦,和英雄般的愚勇。韋伯具備了合適的素質,他建造了一系列的偵測器,一部比一部靈敏;60年代末,他開始宣稱自己看見了重力波。

韋伯的實驗設計是基於時空漣漪會引起一大塊金屬振動,從而可被感測。他建造了重達數噸的鋁合金圓柱,並設計可產生共振的效果──如同敲響了與天空波源發出有可能相似頻率的鐘鳴。每一個關於這些波的能量計算,以及它們可能與韋伯的偵測器產生交互作用的方式,都暗示這個實驗沒有一點希望,一開始韋伯也不認為自己有希望。但他依然堅持下去。

韋伯讓這個鋁合金圓柱與所有可以想到的力量絕緣,但要看到重力波,它必須偵測到大小為10-15公尺,也就是原子核直徑等級,甚或比這個更小的圓柱長度變化。然而,不管如何小心地使其絕緣,這種規模的震動在金屬中一直存在。關鍵是,韋伯建造了兩個圓柱設備,並將它們分開放置,兩者距離大約1000英里;然後比較兩個圓柱的振動。韋伯當時的想法是,要讓兩個偵測器正巧同時發生脈衝,也只有像重力波這種,來自遠處的力量,才有可能促使其發生。

兩個圓柱有可能受到隨機的振動干擾,必然會有巧合的脈衝發生,這是偶然性的結果。但韋伯使用了一個非常聰明的分析法。他用的是一種叫做「延遲直方圖」(delay histogram)的方法,也就是時下所謂的「時間滑動」(time slide)或「時移」(time shift),40年來這種方法始終是探測重力波的核心之道,在可預見的未來也仍是如此。想像一下,偵測器在一張延展開的細長紙條上畫下輸出信號,就像一台記錄一天溫度變化過程的機器,但在這個例子,感測振動是一微秒接著一微秒;它畫出的將是一條有著各種不同大小脈衝的扭曲線條。將兩張來自不同偵測器的長紙條並列,看著兩條歪歪扭扭的線,並特別留意大脈衝巧合的時間點。這些時間巧合(coincidences)可能是由同一個外界干擾引發,如重力波,或只是一個隨機卻同時發生在兩個偵測器的雜訊(noise)。

這裡就要說到韋伯的聰明之處了:把一張長紙條移動一下,並再做一次大脈衝比對。由於兩張紙條在時間上不再對應,此時再發現的任何巧合都只會是偶然的。透過重複幾次這樣的過程,利用一連串不同的時間滑動,就可以對有多少時間巧合僅是由隨機偶然造成的,有個清楚的概念,進而建立「背景雜訊」圖像。一個正確的信號將會以真正時間巧合脈衝數的過量呈現,也就是其時間巧合脈衝數,會超過從時間滑動產生的背景雜訊估計量。

時間滑動也可以稱之為「延遲」。用韋伯的話來說,就是信號將會以一個「零延遲」(zero-delay)的過量呈現出來。今日,科學家尋找的已非一個零延遲的「過量」,而是在不同偵測器信號之間孤立的時間巧合。儘管如此,計算出這些時間巧合可能為真,而非隨機出現的雜訊,仍是以背景雜訊估計為基礎,而背景雜訊估計是使用了近似於韋伯首先提出的方法所得到的。

韋伯在1960與1970年代交替之際發表了一些論文,宣稱他已經偵測到重力波,其他團體試圖重複他的觀測,卻沒有成功。大約到了1975年,韋伯的說法在很大程度上已經失去了信譽,而這個領域仍繼續向前挺進。韋伯的偵測器設計仍然是大多數新建實驗工作的基礎,但更進階的實驗則提高了靈敏度,並經由液態氦冷卻的方法降低了「重力棒」的背景雜訊。大多數的實驗會冷卻至2度到4度的絕對零度之間,之中有一、兩個團隊試圖冷卻到距離絕對零度只有幾毫度的差距。整體來說,直到2000年代初,這樣的「低溫棒」(cryogenic bars)都是該領域的主導技術。只有兩個團隊仍對韋伯的說法抱持信念,一個在弗拉斯卡蒂(Frascati),有時被稱為「羅馬集團」或「義大利人」,另一個是澳大利亞團隊,他們提出了大多數重力波科學家認為是錯誤的成果──而這個觀點現在幾乎不可能推翻了。


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Photo Credit:漂流木制作

我們想讓你知道的是

「有時,沈默也是一種謊言」從導演李雲翔的角度來看,這些越不被關注的話題,越應該花時間去了解,從他執導紀錄片《活摘》、《求救信》到這部真人真事改編的《沉默呼聲》,都一再挑戰許多人不敢觸碰的敏感神經。

「自由就像空氣,你只會在窒息時,才會察覺到它的存在。」對於身處臺灣的我們,尤其是對1990年後出生的人來說,透過選舉投票、上街遊行、訴諸法律來維護個人權利,彷彿是理所當然的事情,但其實民主、自由、人權並非一蹴可幾,而是好幾個世代努力爭取來的甜美果實。由李雲翔執導的《沈默呼聲》,便是一部試圖讓觀眾重新省思自由與人權如何得來不易的電影。

由真人真事改編,甫於2021年獲得奧斯汀影展觀眾選擇獎的《沉默呼聲》劇情敘述1999年夏天,兩對清華大學的學生情侶因為信仰法輪功,讓他們原本無憂無慮的生活在一夕之間全變了調。謊言、栽贓、囚禁、凌遲,這些血淋淋的真實修羅場,無聲無息地染紅了中國的土地。由於這段恐怖的經歷,也讓他們與美國記者丹尼爾產生了交集,是為真相帶來一道曙光,或是一切都仍是未完待續?

雙重敘事線展開各自的掙扎與共鳴

《沉默呼聲》有兩條主要的敘事線,一條是男主角王博宇的學生線,另一條則是丹尼爾的記者線。王博宇是一名清華大學電子工程專業的博士研究生,他所信仰的法輪功被中國政府視為「眼中釘」,當掌權者開始迫害法輪功的學員,無法沉默的他藉由發傳單、拉布條、氣球飄書等機智手法,為自己的信仰與真相奮鬥,但這個看似再平凡不過的訴求,卻為他與身邊的人招來一連串的苦難,讓他感到心力交瘁。

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Photo Credit:漂流木制作

另一部分,美國芝加哥郵報記者丹尼爾,過去曾經撰寫過六四天安門事件的相關報導而遭到中國驅逐。當他好不容易再度踏上中國土地時,又碰到了法輪功事件,讓他開始感到動搖,直到後來目睹男主角一行人試圖揭穿謊言的行動,加上事件越來越甚囂塵上,讓他重燃記者魂,決定為受害者發聲,將這些極力被掩蓋的真實公諸於世,兩條敘事線也終於產生交集和共鳴。

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Photo Credit:漂流木制作

無聲是種無奈,亦是種被消音的選擇

不少人可能都有在路邊看過法輪功的學員在宣揚他們所信仰的理念,但若要進一步討論法輪功的理念時,有多少人能講出貼近事實的認知?根據統計,1999年時,中國有七千萬人習練法輪功,而這樣的「勢力」被視為威脅到中國政權的穩固,所以促使中國政府採取一連串的打壓、迫害與抹黑行動,「被消音」的情況導致許多人根本不知道其中的真偽,這也是《沉默呼聲》導演李雲翔為什麼拍攝這部片的原因之一。

導演李雲翔在接受採訪時提出了這樣的問題:「為什麼沒有更多的人來拍這些故事?」他認為現今的影視產業,為了不想要放棄中國市場,都會先自我審查電影題材,甚至主動迎合中國政府「批准」的故事內容。但從他的角度來看,這些越不能被關注的話題,越是應該花時間去了解,所以從執導紀錄片《活摘》、《求救信》到這部真人真事改編的劇情片《沉默呼聲》,都一再挑戰許多人不敢觸碰的敏感神經。

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Photo Credit:漂流木制作

現實比電影更加風聲鶴唳

由於題材相當敏感,所以《沉默呼聲》劇組選擇在台灣跟加拿大兩地取景,即便拍攝場地不在中國,拍攝過程中還是面臨到不少困難,像在選角、租借場地時都遇到很多挑戰,更不用說要在台灣上院線時的阻礙連連。然而,正是這樣的困境,更讓我們看見這群新生代演員令人印象深刻的演技。尤其是當王博宇走過監獄長廊時那五味雜陳的神情,包含著對家人的思念、以及屹立不搖的堅持,光是這段畫面就值得再看一回。

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Photo Credit:漂流木制作

「再也沒有人站起來為我說話了」

德國牧師馬丁尼莫拉曾經寫過這樣的詩文:「起初,納粹抓共產黨人的時候,我沉默,因為我不是共產黨人……當他們抓猶太人的時候,我沉默,因為我不是猶太人。最後當他們來抓我時,再也沒有人站起來為我說話了。」身處在自由社會的我們,當然可以繼續做沉默的大眾,選擇忽視旁人的不公不義,但誰又能保證眼前的歲月靜好,不會一夜翻盤?或許歷史紀錄是生冷的,但電影藝術是溫熱的,請一起走進戲院感受《沉默呼聲》帶來的省思及啟發吧!

《沉默呼聲》
上映日期:2022.8.12
上映地點:全台戲院同步上映
購票資訊詳見官方網站


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