基普·索恩

基普 ・ 史蒂芬 ・ 索恩（英語：Kip Stephen Thorne，一九四空年六月一號—）是美國理論物理學家，主要貢獻是咧引力物理佮天體物理學領域。索恩佮英國物理學家史蒂芬 ・ 霍金，猶閣有美國天文學家、科普作家、科幻小說作家卡爾 ・ 薩根保持了長期的好友佮同事關係。二空空九年以前一直擔任加州理工學院費曼理論物理學教授，是現此時世界上研究佇天體物理學領域的廣義相對論理論佮實驗的領導者之一。

二空一七年乎，索仔因為 LIGO 探測器佮重力波探測的決定性貢獻抑若佮萊納 ・ 魏斯佮巴里 ・ 巴利許共同獲得諾貝爾物理學獎。

生平

索仔佇一九四空年六月一日出世佇美國猶伊州的洛根，伊的爸母攏是猶閣伊州立大學的教授：爸爸維因為 ・ 索恩是農藝學專家，母親艾莉森 ・ 索恩是經濟學家。同齊佇咧學術的氣氛芳絳絳的家庭環境中生長，佇伊的四个兄弟姊妹當中，到尾仔有兩个嘛成做教授。

索恩少年的時陣就已經佇咧學術領域取得非凡的成就，伊佇三十歲的時成做加州理工學院歷史上上少年的正教授之一。伊佇一九六二年得著加州理工學院的學士學位，佇一九六五年得著普林斯頓大學的博士學位。佇出名的物理學家約翰 ・ 惠勒的指導之下，索恩完成矣博士論文《圓柱系統的幾何動力學》（Geometrodynamics of Cylindrical Systems）。 一九六七年索恩轉到加州理工學院被聘任為一名副教授，三年後晉升教授職位，一九八一年起擔任「威廉 ・ 科南教授」，自一九九一年到二空空九年，伊榮任「費曼理論物理學教授」，辭任後，伊從事佇咧寫作佮製作電影，毋過猶是繼續科學研究。伊的頭一齣電影計畫是《星際效應》，伊佮導演克里斯多福 ・ 諾蘭共同合作完成這塊電影。討恩現為「榮譽費曼理論物理學教授」。

久年來，索恩一直扮演著濟濟沿理論學者的導師佮論文指導教授的角色，遮的學者這馬大部份猶原活跳佇廣義相對論的觀測、實驗抑是天體物理學領域。到這當時為止，出自索恩門下的加州理工學院物理博士畢業生大約有五十外名。

索恩真善於共佇咧引力物理佮天體物理學領域的一寡發現的予人誠歡喜而且重要的所在，清楚明白的解說予學術界專家佮一般聽眾。一九九九年，索恩預言，人類將會當佇二十一世紀解答一寡以下猶未解決的問題：

• 敢若存在按呢一个「宇宙的烏暗面」，其中一般的布諸如烏空一般的天體？
• 咱敢會當通過重力波來觀測這个宇宙的誕生佮烏暗面？
• 二十一世紀科技敢會當觀測著量仔行為發生親像人類 sài-sù 大細的物體？

索恩佇一九六空年佮第一任的牽手琳達 ・ 彼得森結婚，並且有兩个囡仔，後來佇一九七七年離婚。一九八四年佮第二任的牽手，南加州大學的生物機動學佮物理治療法教授卡羅莉 ・ 溫斯坦結婚。

研究領域

索恩的研究領域主要是佇相對論性天體物理學佮引力物理學，其中較注重對論性星體佮烏空方面的論題，特別是關於重力波的論題。上予公眾所知佮極具爭議性的論述無疑應屬伊的關於蟲洞無定著會當用來做星際旅行抑是時間旅行的主張。

重力波和 LIGO

索恩是全世界公認的重力波天文學權威。自從一九六空年代，伊就咧研究，對親像烏空相挵抑是中子星相挵這般的宇宙極端事件，按怎生做重力波。一九七五年，伊佮萊納 ・ 魏斯試看將魏斯設計製作的干涉臂為五英尺長的幼型重力波探測器加以改良。一九八一年，索恩佇咧加州理工學院實驗室內成功地製作了干涉臂為三十一英尺臂長的幼型重力波探測器。

索恩是雷射干涉重力波天文台（LIGO）的主要咧發起者之一。一九八四年索恩佮朗納 ・ 德瑞福、萊納 ・ 魏斯合作擬妥矣 LIGO 計畫，這个計畫是到今為止（二空一六年）美國國家科學基金會投資的上大項目。LIGO 運用雷射干涉的方法測量微細的長度變化，重力波引起的時空擾動會造成某一種特別模式的長度變化，LIGO 希望會當揣著這種特別的模式，對而且探測著重力波的影跡。

長久以來，索恩是 LIGO 佇理論方面的專家，伊佮伊的團隊予伊 LIGO 真濟寶貴的理論支援，這包括為探測重力波的數據分析算法奠定理論基礎，指明 LIGO 應該探測的目標波源，設計的 LIGO 射束管中用來控制散射光的擋枋，分析各種躁聲的來源佮構想控制躁聲的方法。伊和莫斯科的被拉基米爾 ・ 布拉金斯基研究小組合作發展出用佇咧新一代重力波探測器的量仔是非破壞性測量器件的設計。索恩和伊的學生卡爾頓 ・ 卡維斯做伙開發矣反作用迴避方法來對倚振子做量子非破壞性測量，這款技術會當有效地應用佇咧重力波探測佮量仔光學。

二空一六年二月十一號，代表 LIGO 科學協作團隊的四人小組宣布，LIGO 佇二十五號九月捌記錄甲佇約十三億光年以外，兩个烏空因為相挵來產生的特徵信號。這改的探測是頭一改直接觀察著重力波。這改探測驗證著廣義相對論的一項重要理論預測，並且開啟重力波天文學的新紀元。

烏洞宇宙學

索恩佇普林斯頓大學攻讀博士學位的時，伊的指導教授約翰 ・ 惠勒最初選派予伊一个引力問題：一个圓柱仔欉的磁場線敢有可能會因為引力來發生內爆？一般來講，圓柱型吸石的磁場線佮磁場線彼此之間會相排斥，若毋是吸石共吸收場做伙，咱這个磁場線就會向外爆開。但是根據廣義相對論．因為磁場嘛是能量，給定很有夠強勁的磁場，是能量所產生的強勁引力會共一个圓柱仔欉的磁場線聚集做伙，完全無需要吸石的拘禁作用。毋過，這个狀況真有可能無穩定，閣較強力的引力真有可能會促使咱這个磁場線來發生內爆。經過一番研究，應用愛因斯坦場的方程式佇這个問題，討恩予出理論證明：一个圓柱叢叢的磁場線絕對無可能因為屈服在引力來發生內爆。

是按怎一个圓柱欉的磁場線袂發生內爆，抑若球型恆星會發生內爆？索恩試圖揣出這問題的解答，伊發覺，干焦做物體佇咧所有的方向攏予人壓縮之時，引力才會使克制內部壓強。索恩提出環猜想來表述這領悟，環猜想表明，一个經過內底煏的物體會崩去成具若有事件視界的烏空，若是唯一，該物體被壓縮了後的周長佇任何方向攏會小於該物體的「臨界周長」。 嘛會使講，這个物體會崩做有事件視界的烏空，若是唯一，由該物體的史瓦西半徑所形成的球面會當共這个物體完全包裹佇內面。

因為宇宙學者理查 ・ 韓倪、雷莫 ・ 魯菲尼等等佇一九七空年代所貢獻出的基礎性論述佮啟發，索恩佮伊的學生發展出一款妙用無窮的研究烏洞物理學的範勢，講做膜範式。對任何佇咧烏空外發生的現象，彎曲的時空範式所會當寫出來的烏洞物理學定律，膜範式也會當等價數來寫出，閣較簡單明瞭。使用膜範式，索恩詳細的闡明矣布蘭德福–日納傑的過程。{ { rp | 四百空五孵四百一十一 }

佇烏洞熱力學領域，約翰 ・ 惠勒的研究生雅各布 ・ 貝肯斯坦宣稱，烏空的表面積會當用來量度拍；假使若是共一堆帶有的物件擲佇烏空，愛響應這个動作，烏空的表面積會增加。進一步分析這个論述，這索恩佮博士後沃傑克 ・ 祖瑞克構想出一个理想實驗：將一寡具有質量、角動量佮電錢量的物質擲入某烏空，一旦遮的物質入去這烏空的事件視界了後，就無法度對視界外得知影遮的物質的除了質量、角動量佮電荷量以外的其他性質，因為乎，根據無毛定理，烏空干焦三種特性：質量、角動量佮電荷量。索恩佮祖瑞克推論這个代誌，予定上早烏空佮上尾烏空，數算到底有偌濟種擲入遮的物質的方法，這數量的對數必是烏洞的被的增加值。討恩佮祖瑞克總結，一个烏空的抹是所有的會當製作這烏空的方法的數量的對數。

索恩、他戈而已 ・ 諾維考試驗佮唐恩 ・ 佩吉共同發展出烏洞吸積盤的廣義相對論性理論，應用這个理論，伊估算，假若烏空的質量因為吸積咧成長長是進前的兩倍，是該烏空的旋轉速度會當增加到懸到廣義相對論所允准的旋轉速度的百分之九十九石樵八。因為吸積盤的發射電吸輻射、烏空的吸收電磁輻射，這兩種機制攏會產生反作用力矩，這是該烏空的上大旋轉速度，這可能嘛是大自然所允准的上大烏空旋轉速度，吸積的上大效率為百分之三十。

蟲洞佮時間旅行

卡爾 ・ 薩根佇咧編寫科幻小說《接觸未來》時，捌請教索恩一寡關於星際旅行的問題，這是引起逐項研究蟲洞的興趣。薩根毋是廣義相對論專家，伊本來想欲用烏空來進行星際旅行，索恩提醒薩根，烏洞毋是一个風平浪靜的所在，進入烏空的太空船會予電磁輻射和電磁真空起落無停地攻擊，遮的被引力加速至極高能量的電吸輻射和電磁真空起落會真緊催落太空船。因此必須愛改使用蟲空。蟲洞是一種假想的濟連通時空實體，佮烏空一般，伊牽連著咱超強勁的引力，但是無仝款的是，伊有兩个捀點，對一捀進入，會當對另外一爿出來。因為按呢科幻小說定定會共蟲空描述做是一款被遊星的宇宙的高速通道，抑是穿越古今仔未來的時間機器。毋過，佇彼个時陣，物理學者並無清楚蟲洞是毋是符合已知物理學理論。

索恩和兩位加州理工學院高材生麥克 ・ 不利斯、額維 ・ 尤特西沃佇咧《物理評論緊報》發表一篇論文《蟲洞、時間機器佮弱能量的條件》，佇文中𪜶闡明，大多數蟲洞攏袂當供通行，會當供通行的蟲洞就愛使用某種反引力的奇異物質做洞壁的建材。宇宙中應該會當揣著反引力的奇異物質，反引力會當阻止普通帶質量物體因引力發生內爆形成的烏櫳櫳。負能量會當生彼个反引力。有的量子系統會當處負能量態，這意味著物件理定律無排除奇巧物質的存在佇咧宇宙。霍金早前已經一九七四年發現，佇咧烏洞的事件視界附近的量仔起落具有奇巧的性質。後來，羅伯特 ・ 沃爾德佮尤特西沃證實，曲率扭曲矣量仔起落，促使其有奇異性質。毋過，物理學者猶無清楚量仔咧起敢會當維持蟲洞的內部曠闊無阻礙。

索仔恩和兩位博士生進一步闡述，假若是物理定律允准佇空間內底創建佮維持會當供通行的蟲洞，是這蟲洞嘛會當予人改裝做時間機器，毋過按呢真有可能會違反因果論，若敢有法度創建佮維持會當供通行的蟲空，這問題牽涉著一寡猶未舞清楚的論題，比如講，宇宙審查假講、量仔引力、量仔場論等等。佇咧知影這篇論文被發表了後，諾維考慮著非常歡喜的表示，從此以後伊嘛會當發表關於時間機器的論文了。索恩的這篇論文標誌著關於時間機器的論題已經對科幻小說領域登入科學領域。

索恩和韓裔博士後 Sung-Won Kim 研究出一款萬用的物理機制。這款的機制應用量仔場的真空極化的爆炸性成長來共任何一種企圖做轉去到過去的時間旅行的蟲洞，對而且防止時空發展出封閉類時曲線，也就是講，防止任何轉去過去的時間旅行。毋過到今已經索恩和眾多宇宙學權威猶原袂當確定這結論是毋是正確，因為做蟲洞開始予摧毀的時陣，也就是彎曲的時空的量子場定律無適用的時陣，著愛改使用量仔引力理論。

相對論性星體、多極子佮其他

一九七七年，索恩佮波蘭天文學家安娜 ・ 祖特闊夫發表論文預測，佇咧紅超巨星的核心可能有中子星存在，這款假使存在的恆星講號做索恩－祖特闊夫天體。四零年後，天文學家發現恆星 HV 二千一百十二是可能性相當懸的這型天體的候選者。

索恩為相對論性星的脈動佮其所發射出的重力波奠定基礎。相對論性星的脈動佇相對論性天文物理學內是一門真重要的論題，通過脈動會當研究幼路密星的穩定性，脈動是未來真有可能予觀察著的重力波源。咧超新星爆炸的上初幾秒，新形成的中子星或者是烏洞會劇烈脈動，發射出重力波，自按呢顯示崩勼物體的特徵。索恩主要研究的是脈動的重力波的 f 模（基礎模）， 大多數脈動的重力波攏是通過 f 模發射出去。

用廣義相對論，索恩佮詹姆斯 ・ 哈妥推導出烏空佮其他相對論性物體的運動定律佮進動定律，這包括𪜶的多極矩佮附近的物體的時空曲率的互相追合所產生的影響。

對著實驗證引力的相對論性理論，討恩佮學生克利福德 ・ 威爾佇理論詮釋方面奠定基礎。因為科技進步，相對論性理論的引力實驗嘛變甲那來那精密佮精確，所以需要閣較詳細的實驗框殼來加以分析佮詮釋。

榮譽

索恩予遴選為足濟高等學術機構的院士抑是會員：

• 美國文理科學院院士 ( 一九七二年 )
• 美國國家科學院院士
• 俄羅斯科學院士
• 美國哲學會會員索恩獲頒濟項獎章：

• 因為「探測著重力波的影跡，開啟天文學佮物理學的新視野」，索恩、萊納 ・ 魏斯、朗納 ・ 德瑞福和一千空一十二位團隊同工共同榮獲二空一六年基礎物理學突破獎。
• 因為乎「探測著重力波」，索恩、德瑞福、魏斯得著二空一六年格魯伯宇宙學獎。
• 因為對「雷射干涉重力波天文台 LIGO 的構思佮設計」，索恩、德瑞福、魏斯獲頒二空一六年邵逸夫獎。
• 二空一六年，索恩、德瑞福、魏斯因「直接探測著重力波」，將獲科維理獎。

==影視作品參與==美國的 PBS 電視網佮這个英國的 BBC 電視網攏放送過索恩關於烏空、重力波、相對論、時間旅行佮蟲洞等主題的公眾演講節目。

一九九七年七月天頂搬的羅旺 ・ 辛密克斯執導的美國科幻片《接觸未來》，咧講頭一位探測著並證實外星文明存在證據的搜揣著地外文明計畫科學家艾麗博士，透過穿越「蟲洞」煞成功佮外星文明第一遍接觸。原著小說家兼該片編劇卡爾 ・ 薩根佮基普 ・ 索恩是好朋友，所以邀請伊協助共有關通過蟲洞進行的時空旅行的研究融入電影劇本內底。

二空一四年十一月上映的克里斯多福 ・ 諾蘭執導的美國科幻片《星際效應》，來講一隊探險者根據基普 ・ 索恩的理論，串過「蟲洞」進行的太空冒險故事。

捌佮其他佇加州理工學院的諾貝爾獎的得主，攏以其本人的身份做角色，客串演出美國熱門情景喜劇《厝宅男行袂使》第十二季（二空一九年條播）。

對作

捌出版著作《烏趖趖佮時間彎曲—— 愛因斯坦的幽靈》等冊。

參見

• 索恩－祖特闊夫天體

外部連結

• Kip Thorne 佇網際網路電影資料庫（IMDb）上的資料（英文）
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