基普·S·索恩

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ybapp 2020年7月25日

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基普·S·索恩Kip Stephen Thorne(1940年6月1日- )是美国理论物理学家,2017年10月3日,因在LIGO探测器和引力波观测方面的决定性贡献,荣获诺贝尔物理学奖。

索恩出生在美国犹他州的洛根(Logan),父母都是犹他州立大学的教授:父亲维恩·索恩(D. Wynne Thorne)是土壤化学家,母亲艾莉森·索恩(Allsion C. Thorne)是经济学家。同在学术氛围浓郁的环境中成长,他的四名兄弟姐妹当中有两人也成为了教授。

索恩年轻时就在学术领域取得了非凡的成就,他在三十岁时成为了加州理工学院历史上最年轻的正教授之一。他于1962年获得加州理工学院的学士学位,而在1965年就获得了普林斯顿大学的博士学位。在著名的物理学家约翰·惠勒的指导下,索恩完成了名为《圆柱系统的几何动力学》(

Geometrodynamics of Cylindrical Systems

)的博士论文。1967年索恩回到加州理工学院并成为了一名副教授,其后在1970年获得教授职位,1981年起担任威廉·科南(William R Kenan, Jr.)教授,自1991年起担任费曼理论物理学教授。

多年来索恩一直扮演着众多前沿理论学者的导师和论文指导者的角色,这些人目前都活跃在广义相对论的观测、弗朗西斯出售豪宅实验和天体物理学等领域。到目前为止,出自索恩门下的加州理工学院物理博士毕业生大约有五十名左右。

索恩善于向他人展示在引力物理和天体物理学领域的一些发现的令人兴奋并且重要之处,不仅是面向学术界,同时也能够让大众了解。1999年,索恩预言在二十一世纪人类将能够对下面一些未解决的问题做出回答:

是否存在这样一个“宇宙的黑暗面”,其中遍布诸如黑洞一样的暗物质天体? 我们能否通过时空的扰动,即引力波,来观测宇宙的诞生和黑暗面等未知领域? 21世纪的技术能否观测到像人类尺寸大小物体的量子行为? 美国的PBS电视网和英国的BBC电视网都播放过索恩关于黑洞、引力波、相对论、时间旅行以及虫洞等主题的公众演讲节目。

索恩于1960年和第一任妻子琳达·简·彼得森(Linda Jean Peterson)结婚并有两个孩子,后来于1970年离婚。1984年和第二任妻子,南加州大学的运动机能学和物理疗法教授卡罗莉·乔伊斯·温斯坦(Carolee Joyce Winstein)结婚。

2016年9月27日晚,邵逸夫奖2016年度颁奖礼在香港举行。基普·S·索恩、雷纳·韦斯、罗奈尔特·德雷弗获得邵逸夫天文学奖,以表彰他们对“激光干涉仪重力波观测站”(LIGO)的构思和设计。LIGO最近首次直接观测到重力波,为天文探索开创了一个新方法,而它首先侦测到的非凡事例,是两个星级质量的黑洞合幷。

1940年6月1日出生在美国犹他州的洛根市,现年80岁。父亲维恩·索恩是农艺学专家,母亲艾莉森·索恩是经济学家。他于1962年获得加州理工的学士学位,在1965年获得普林斯顿大学的博士学位。1967年索恩回到加州理工被聘任为副教授,三年后晋升为理论物理的教授,是加州理工历史上最为年轻的教授之一。此外,索恩是《星际穿越》的科学顾问。

索恩的研究方向主要为相对论天体物理学和引力物理,着重于对相对论性星体和黑洞,特别是引力波的研究。对于公众而言,索恩最著名且富有争议的理论可能就是他关于虫洞或许能够作为时间旅行工具的假说。不过,弗朗西斯出售豪宅索恩真正的科学贡献其实涵盖了广义相对论里以时空和引力本性为中心的几乎全部的话题。

引力波和LIGO在当今世界上研究引力波的众多物理学家当中,索恩被认为是权威之一。他的工作主要包括对引力波形的预测和引力波的探测。索恩是激光干涉引力波天文台(LIGO)的主要发起者:1984年索恩与其他人合作创建了LIGO计划,这成为了美国国家科学基金会投资的最大项目。LIGO运用激光干涉的方法测量微小的长度变化,这些长度变化则来自引力波引起的时空扰动。索恩不仅开创了计算干涉仪对引力波信号响应的数学方法,他还为LIGO一些实验中不能实现的特色执行了工程设计上的分析工作,并对数据分析的算法给出了建议。长久以来,索恩给予了LIGO尽可能多的理论支持,包括指明了LIGO所要探测的目标波源,设计了光束管道中用来控制散射光的反射板。他还和莫斯科的弗拉基米尔·布拉金斯基的研究小组合作研究开发了用于新一代引力波探测器的量子非破坏性测量(QND)器件设计,并提出了降低影响引力波探测器的主要噪声之一,即热弹性噪声的数种解决方案。索恩还和新墨西哥大学的卡尔顿·卡维斯一起开发了用于谐振子正交幅度的量子非破坏性测量的非干扰(back-action evasion)逼近技术,这种技术可以有效应用于引力波探测和量子光学中。

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