一切起源於物理學
2018年11月4日，騰訊WE大會在北京舉行，包括基普·索恩、麗莎·蘭道爾、蒲慕明在內的著名科學傢以精彩的演講，為現場觀眾介紹瞭物理學、生命科學、人工智能等領域的重要進展。
1915年愛因斯坦提出瞭廣義相對論，這實際上是一種物理學的定律，他告訴我們時空會被質量和能量彎曲。時空的彎曲會產生引力，也就是我們在地球上能夠感知的引力。
50年之後，我到瞭普林斯頓大學讀博士，作為一個博士生，我被告知我們的世界、宇宙有可能有彎曲的一面。我們在時空當中有一系列不同的物體、事物，我會給大傢介紹其中的一些，比如說體宇宙、蟲洞、黑洞、奇點、時光旅行、引力波。
作為一個年輕學生，我給自己設定瞭一個人生目標：要用理論和觀察探尋彎曲的世界。在今天的演講中，我將給大傢介紹，在過去的50多年當中，我們用這種方法瞭解到瞭什麼。
蟲洞由高級文明創造
在過去的56年裡，包括我自己、霍金、Lisa Randall以及其他很多的同事們，都在共同探尋。
1962年，當時我們認為，這樣的體宇宙並不存在，到瞭1999年，Lisa Randall告訴我們，這樣的體宇宙有可能存在。
如果我們看宇宙，一邊是太陽系，另外一邊是仙女座。如果我們要穿越體宇宙的話，我們把它折起來，會看到距離僅有幾公裡。
從這樣的蟲洞當中，光線是可以穿越的，這樣的圖形也能夠讓我們計算，蟲洞的另外一邊是什麼樣子。
我們不斷地把蟲洞打開，我們可以讓土星的光線穿越、彎曲，我們就走到瞭仙女座，我們又用蟲洞回去，這麼長的距離，隻要幾分鐘就可以過去。
我們再看一下蟲洞，蟲洞往往會自毀，會自己崩塌，我們怎麼樣才能夠避免這一點呢？我們就要用特殊材料去把它填充起來，它是一種反引力的效應，它能夠修復蟲洞的側壁。而且可以說，蟲洞並不會在宇宙當中自然產生，需要有高級文明有意識的去創造和維持，再填充特殊材料，蟲洞才能存在。
但有一個例外，盡管我們說蟲洞是人為的，但是在非常小的尺度上比如說10-33厘米，在這個微觀尺度上，一種新的物理學理論量子引力學，能夠指導我們瞭解。這一點我後面還會多次提到，雖然我們對此並不是瞭解的那麼清楚。
與此相對照的是黑洞，跟蟲洞不一樣，黑洞是在宇宙當中切實存在的，黑洞就像失敗瞭的蟲洞一樣，它是從奇點這邊延伸出來，我們也想去瞭解一下到底黑洞是什麼樣子。在我們的宇宙當中，可以想象，在左上方有一個恒星，在右下方有一個攝像機，光從恒星射到右邊的透鏡當中，我們可以看到兩邊都有它的路徑。
另外，還有一個光線是穿過這個世界之後再進入到攝像機，那攝像機就能看到恒星不同的面貌，如果說有幾百萬個恒星的話就能看到幾百萬。
時光機器一經啟動即刻毀滅
我再回到愛因斯坦關於時間彎曲的定律，地球的質量會扭曲時間，而這個時間的彎曲會產生引力，有這樣的引力才讓大傢安坐在禮堂的座椅之上。
我們能夠感到，引力是很小的，它使得地球上的時間每100年才放慢一秒。第一次高精度偵測是在1976年，當時NASA放瞭一個距離地球一萬公裡遠的衛星，用它的原子鐘進行時間的計算，再與地面上測算的時間進行對比，它的準確性能夠幫我們預測愛因斯坦的時間彎曲定律。
越是臨近黑洞，引力越強，時間越慢。大傢可以看到，這是黑洞的視界。假設有這樣一個飛船停在這邊，在這樣的飛船上，它測的時間就會比地球上要慢一半，如果它繼續往下走，接近視界，那麼最後時間會慢到停止（跟地球相比）。
在黑洞之內，時間比停止還要慢，時間會倒流，一直會降到黑洞的中心，也就是奇點，在這個地方廣義相對論會失敗，會由量子引力學來替代，而這個現在我們還不太理解，雖然我們很想理解。
說到底物理學告訴瞭我們，時間穿越回過去會是怎麼樣的。
量子物理學告訴我們，你的旅行會導致一個時間機器的啟動，但是這個時間機器在啟動之後，一會兒向前，一會兒向後，有可能會因巨大的爆炸而毀滅。
這個爆炸就是因為光線當中的真空不穩定所導致的爆炸。隻有量子引力學才能夠準確的告訴我們，實際上是怎麼樣的，這是霍金和我在90年代初的時候，我們一起來做的課題。
引力波，探索宇宙彎曲
我們再回到引力波，就愛因斯坦來看，它使得空間彎曲，以光速旅行。我們有這樣的一個例子，它在宇宙當中自由運動，當引力波過來的時候會使得空間伸或者縮，這個時候我們就可以看到所謂伸縮的效應，它可能一個方向拉，另外一個方向壓，都有可能。
這就是愛因斯坦對於引力波的理解，在1972年的時候，我開始跟我的同事和學生一起創立瞭一個理論，我們能夠偵測引力波，我們可以想象到引力波對於天文學的意義，我們可以對比電磁波和引力波，過去我們所使用的觀測手段都是電磁波，而現在我們可以去用引力波觀測宇宙。
引力波是質量和能量的牽連運動的均勻釋放，其中涉及到瞭大量的質量和能量，而電磁波是容易被灰塵或者其它的物質吸收或者分散。引力波即使臨近瞭宇宙大爆炸，在非常熱、密度非常大的地方也不會被大幅度的吸收或者是分散。
這就告訴我們，引力波和電磁波有很大不同。
第一，引力波由於它是由彎曲的空間所形成的，它是一種去探索彎曲宇宙的理想工具。第二，它很有可能會引發我們對於宇宙理解的革命，在1972年，我的同事們和我一起提出瞭這樣的一個設想，之後麻省理工的教授們，他們發明瞭激光幹涉引力波的觀測手段。
假如，我們有兩組不同的激光各自觀測，它會告訴我們引力波有一些什麼樣的作用，這個是Weiss提出的，我們後來又想去用激光器來進行測量。當我有瞭這個想法的時候，我非常激動，一旦我搞明白瞭，並且深刻理解瞭這個思想，以及它成功的可能性，我們就和麻省理工的團隊一起去建設引力波的觀測工具。
現在，在引力波的探測工作中，有20個國傢、1200名科學傢一起來參與，包括中國。
2015年9月14日，LIGO第一次偵測到瞭引力波，引力波終於降臨瞭地球，他們從地球上空穿過，作用到瞭我們偵測器所在的路易斯安那，另外也作用到瞭華盛頓的觀測站，這兩邊我們比較瞭引力波所導致的振動，然後再用計算機進行模擬，我們認為來源是兩個黑洞，它們都要遠重於太陽，它們在13億年以前相互碰撞，在非常遙遠的星系。
它們的碰撞融合釋放瞭大量的引力波，當碰撞發生的時候，它就像是一個巨大的風暴，就像在海裡的風暴一樣，出現瞭振蕩，引力波就飛散出去瞭。我們可以看到，在今後的十年，還會由它來偵測到更多的碰撞。
我們在意大利也曾經觀測到瞭中子星的碰撞，每一個中子星大概直徑20公裡，大概100倍於太陽的質量，他們碰撞時會產生巨大的火球。其中會形成電磁波，世界天文學傢都會去看中子星碰撞的後果，當然引力波在傳播的時候會有幾小時的時差。
那麼LIGO還能看到什麼呢？我們可能會看到黑洞撕裂中子星，我們也能夠探索宇宙的誕生。
量子物理學
宇宙大爆炸在引力波當中所產生的東西，都是由量子物理學來控制的。在爆炸發生後，會有巨大的膨脹，這種膨脹是一種非常快速的宇宙膨脹，尤其是在宇宙形成的早期是這樣的。我們可以看到，會有原初引力波，我們會從中瞭解到大爆炸以及量子引力學的一些知識。我們也可以知道宇宙膨脹的情況。
400年前伽利略制造瞭第一個天文望遠鏡，他能夠找到木星的四個衛星。在三年之前，LIGO第一次觀測到瞭黑洞碰撞所形成的引力波，如果我們再追溯100年，我們可以看到電磁波帶給我們多少變化。
我想有請大傢也跟我們一起推測一下今後的400年，我們將電磁波觀測和引力波觀測結合起來，我們還會有更多更大的發現，大傢可以盡情想象！