寻找引力波：了解科学运作的方式

哈里·科林斯（Harry Collins，1943年）是英国卡迪夫大学的社会学杰出研究教授，他还领导“知识、专业技能和科学”研究中心。科林斯教授在同行评审的学术刊物上发表了一百多篇论文，他出版了 20 本书。《引力的影子：寻找引力波》是他 2004 年出版的关于引力波探测领域的科学社会学研究著作。

科林斯教授是研究科学学的专家——科学的研究对象是自然界，而科学学的研究对象是科学本身，包括从事科学研究的人、科学研究的过程、科学与社会的相互关系等。他的主要兴趣是：知识，特别是科学知识的性质；技巧和专业技能的性质；医学知识和技能；人工智能以及人类与机器的关系；公众对科学的理解；科学教育。

特别的是，他长期关注引力波探测领域，早在1972年就开始采访韦伯（Joseph Weber，1919~2000年；引力波实验探测领域的先驱），熟悉引力波探测领域的许多重大事件，跟许多重要的科学家有深入的交流——他关心的不是引力波探测这个科学研究本身，而是从事引力波探测的人，这个领域的新发现如何让同行相信（很多时候是被同行否定），如何传播到其他科学社群、科学管理机构乃至社会大众，以及由此带来的反作用。

1915年，爱因斯坦发明了广义相对论，预言了引力波的存在。从 20 世纪 60年代以来，科学家们一直在尝试探测引力波。从韦伯发明的共振棒，到低温共振棒和共振球，再到以 LIGO 为代表的大型激光干涉仪，探测引力波的仪器已经经历了几个世代。

引力波的发现将再次证明爱因斯坦理论的正确性，让人们发现黑洞的奥秘，并开辟引力天文学的新领域。2015年，LIGO 团队正式宣布，高新 LIGO 发现了一例引力波事件 GW150914。对此有重大贡献的三位科学家外斯、索恩和巴里什获得了 2017 年的诺贝尔物理学奖。

《引力的影子：寻找引力波》出版于 2004 年，当时，韦伯的“发现”早已成为笑谈，甚至被忘掉了，但他开辟的领域正在迅速发展，低温共振棒偶尔还会宣称有了新发现，但只是引起更多的争议，代表着未来的大型激光干涉仪 LIGO 初代刚刚建好，引力波这个领域正处于从小科学到大科学转变的关键时期。

本书介绍了引力波的科学，以引力波这个领域的发展作为科学学（或者说科学社会学，科学知识社会学等）的研究案例，考察科学知识的创造方式。正如作者所言：“本书试图向非专家介绍科学社会学研究的深奥世界，也试图向非科学家介绍物理学的深奥世界。”

本书的内容非常丰富，除了“导论”和“附录”，主要包括6个部分。

“导论”介绍了本书的主旨，把寻找引力波这件事看作社会时空里传播的涟漪，研究科学和社会的相互作用。

第1部分“寻找失去的波浪”讲述了韦伯的发明和他用室温共振棒进行的早期实验，他宣布的引力波发现以及同行们的关注、争论和检验，最后推翻了他的结论。

第2部分“两种新技术”介绍了始于20世纪70年代中期的低温共振棒研究以及大型干涉仪作为新的引力波探测器的想法。

第3部分“共振棒的战争”讲述了韦伯的主张如何奇特地复兴而又再次消亡，干涉测量如何超越了共振技术，以及国际合作对数据处理方式的影响。

第4部分“干涉仪和干涉人”讲述了从90年代中期到2004年，引力波探测如何从小科学发展到大科学，以及转变过程中的科学理念变化、管理体制变化和由此带来的冲突和问题。

第5部分“成为新科学”介绍了大型项目如何汇集数据，怎样开展国际合作，以及“设定观测上限”的科学含义及其对引力波探测领域的重要性。

第6部分“科学、科学家和社会学”主要是讨论本书的方法论，这项科学社会学研究的主要结论和重要意义，特别是对科学政策的影响，此外还包括专门的一章回忆作者与韦伯的交往和因此受到的影响。

最后的尾声简述了自本书的主要部分完成以来的新进展（2004年3~4月）。

《引力的影子：寻找引力波》原著出版已经快20年了，但是我觉得其中所讨论的问题到现在还没有过时，引力波探测只是一个具体而微的案例，用来说明从小科学到大科学的转变，对中国当前科学发展政策仍然有启示作用。

此外，在引力波探测实验研究发展的60年时间里，这个领域表现出惊人的活力和开放性，特别是在美国——科林斯教授表示，科学工作者对他的工作即使不理解，也大多给予支持（本着科学自由的精神），他的工作在美国的国家科学基金会等官方机构得到了更多、更开放的支持，而欧洲甚至英国对应机构的表现就要勉强得多。

希望科林斯教授的这部著作能够让更多的人更多地了解科学运行的实际情况，更深刻地理解科学工作者也是人，他们生活在客观环境中，除了科学研究，还有很多事情需要考虑。

我很早就听说过韦伯和引力波，大概是从一些科普文章上看到的，出处早就记不得了。现在还能记得的最早的介绍性文章是 1999 年发表在《现代物理评论》（Review of Modern Physics）上的一篇文章《引力波》，作者就是后来的 2017 年诺贝尔物理学奖得主外斯。这是一份特刊，用于纪念美国物理学会成立 100 周年，包括 53 篇文章，介绍 20世纪物理学的整体发展情况，不仅覆盖了物理学的全部领域，还包括物理学与其他学科的联系，物理学与国防和信息工业的关系等。

我能记得外斯这篇文章，是因为我后来把这份增刊翻译为中文了（暂定名“美国世纪的物理学：美国物理学会百年纪念文集” ），虽然并没有出版，只是自己打印了两份，放在书架上吃灰。（姬扬：“美国物理学会百年纪念文集”翻译小记^[1]。）

后来，我也偶尔看一些关于引力波研究进展方面的介绍，但是并没有特别关注。2016 年，LIGO 科学团队宣布成功探测引力波事件 GW150914 以后，我对引力波又开始感兴趣，看了很多东西，也写过一些文章，有介绍性质的，也有一些粗浅的分析。

引力波的探测是非常伟大的科学成就，但是我个人认为，引力波探测的成果还需要更多的检验，特别是来自其他观测方式的验证，在 2017 年宣布诺贝尔物理学奖的前后时段，我还写了些文章（姬扬：《引力波探测需要更多的检验》^[2]）。

从2019年到 2020年，我用 LIGO 公布的数据做了一些分析，写了一篇学术短文，在 2020 年的秋天投到了《物理学报》。大概也是在这个时间，很偶然地，我在书店里碰到一本书《引力之吻》，详细地介绍了引力波的发现经过，我就买回家了。

《引力之吻》（Gravity's Kiss: The Detection of Gravitational Waves）是科林斯教授的新作，2017年由麻省理工学院出版社（MIT Press）出版，中译本由北京联合出版公司在 2020年出版，这本书写得很好，该书的内容简介是这样的：

深入引力波社群40余年的科学社会学家哈里·科林斯对此（引力波的发现过程）进行了实时记录，为读者讲述了这项迷人的成就诞生的故事。全书围绕“三道涟漪”展开，从本次事件发生后的大量电子邮件到发表的学术论文，全面还原了信号分析，以及该发现被科学界、媒体及大众接纳的过程。

丰富的一手资料让这个故事严谨又立体，而幕后逸事则展现了科学家们的人情味。此外，科林斯通过物理学家与天文学家的较量、利益内斗新发现问世流程等内部信息，透露了科学界与媒体试图隐藏的内幕，探讨了科学本身的价值。

翻译得也不错，译者是“青年天文教师连线”：胡一鸣、张渊皞、张建东、王卓骁和闫文驰，他们都是天体物理学或理论物理学的博士，也都一直从事与引力波或黑洞有关的研究工作。

看完这本书以后，我意犹未尽，因为这本书里有很多内容是流水账，关于历史和社会学的分析都是一些结论、半结论性质的话，引证了作者以前的很多工作。这时候我才知道，科林斯教授长期关注引力波实验探测领域（始于 1972 年），这是他关于这个主题写的第5本书。

我把其他几本书找来，都看了看，觉得都非常有意思，各有特色，但 2004 年出版的《引力的影子：寻找引力波》（Gravity's Shadow: The Search for Gravitational Waves）最为突出：材料丰富，论述谨严，更重要的是他详细讲述了引力波探测从共振棒技术转向干涉仪技术、引力波研究从小科学转向大科学这个关键的时期，不仅有领域内部的争斗，管理理念的变革，寻求资助过程中的科学、经济和政治考虑，当然还有外部的影响。

这时候已经是 2021 年的春节了，我又把《引力的影子：寻找引力波》看了一两遍，觉得科林斯教授这个科学社会学的案例研究做得很好，关于科学界不同领域之间的相互看法和影响，关于科学界以外的人对科学家的看法，他的描述比较客观，有一定的说服力——但是并不能说服我，我作为科技工作者，对他的一些说法无法认同。

科林斯教授的材料搜集能力很强，但是我认为他真正厉害的地方在于，他能够跟那么多真正的专家搭上线、现场采访以及保持深度联系。我看了他的采访记录，如果我跟他易地而处，以我的行事方式，我觉得采访进行不到一半我就会跟对方吵起来。他说他很年轻的时候就干过推销，所以跟人打交道的能力很强：而且他是研究科学社会学的，是社会学者，关心的不是科学研究的内容，而是研究科学的人。

那时候，我正在答复审稿人的意见，很不顺利。所以我觉得，也许科林斯的看法真的有一些道理，只是我无法认同而已，也许应该让更多的人了解他的这种分析。所以，我决定把这本书翻译成中文。我从 2021 年 2 月开始翻译，到了 11 月，翻译了两遍，大概能看了，我就把它打印了一份，大约有 650 页（原著大约有 900 页）。

在此期间，我投到《物理学报》的稿子又往返了几次，其中有一次我用 LIGO 公布的最新数据做了进一步的分析，结果支持我的结论，但是仍然无法说服审稿人。2022 年春节过后，我开始在打印稿上修改，这个过程持续了几个月，然后重新输入电子稿，再修改，再打印出来，现在只有600页出头了，时间也已经到 6 月份了。

在此期间，我还参加过兰州大学举办的“引力波数据分析”学习班，我的稿件也被《物理学报》拒稿了——经过又一轮审稿之后。我又花了 2 个月的时间，把新的打印稿重新修改了一遍，终于结束了。结果就是现在这本中译本《引力的影子：寻找引力波》。

顺便谈一下翻译。我翻译过很多书，这本算是最难的，原因大概有这么几个：篇幅太长，有些句子也太长，而且作者的母语是英语（所以喜欢“拽文”），还有，内容更像是文科——好吧，不是文科，是科学社会学，但科学社会学确实跟物理学很不一样。

翻译是为读者服务的，我认为，译文要尽可能符合中国人的阅读习惯，而不是追求外国的语法标准，所以我做了一些妥协。我曾经考虑过以“译注”的形式对译文进行补充说明，甚至有一个版本出现了 1000 多个译注，我觉得太过分了，所以删除了绝大部分，只保留了极少的一部分。

大部分人名和地名我都直接采用比较常见的译法，遇到的一些英制单位也随手翻译过来（比如把“2英里”译为“3千米”之类的），原文中出现的一些笔误（包括采访文本中具体指出的错误）也随手改正了，不单独出注。一些物理内容方面的描述，我觉得原著的说法可能有些绕，我就用自己的理解重新表述了（这方面的信心我还是有的，而且我认为这也不是本书的重点），也不单独出注。

原著有很多注释，有些篇幅还很大，注释中出现的人名仍保持英文不变（除非在正文中出现过），主要是为了便于读者寻找资料来源的出处。注释中有一些材料放在WEBQUOTE^[3]上（主要是对当事人的采访文本），通常有一个小标题，我把它翻译为中文，读者知道它大概是什么内容，同时也保留英文，以便感兴趣的读者去查看。

至于具体字词的翻译，值得专门指出的只有一个：实验者的困境（the experi-menter'sregress），这个词指的是，当信号很小、噪声很大的时候，实验工作者为了确定自己确实测到了信号，必须知道他的仪器可以对信号作出正确的响应；但是为了确定仪器能对信号作出正确的反应，必须知道自己确实测到了信号——这是一个循环论证的问题，在引力波探测领域表现得特别突出，也是本书多次讨论的内容，因为引力波信号太弱，谁也不知道它到底应该是什么样的。

在韦伯宣称自己发现了引力波的时候（20 世纪 60 年代和 70 年代），在低温共振棒团队的 20 世纪 80 年代和 90 年代，以及将来（这本书写作时的将来）的干涉测量，科学家们都面临着这个问题。这个词有翻译为“实验者的回归”的，也有翻译为“实验者的倒退”的，我觉得从字面上来看都不太适合描述实验者进退两难的处境，如果说“进退维谷”，就太文绉绉了，如果说“原地兜圈子”，又不像书面文字，所以我选择了“实验者的困境”这个说法。类似的用法还有政策的困境（policy regress）。

翻译完这本书以后，我又上网查了查科林斯教授，发现他著述颇丰，已经出版了 21 部著作，至少有 8 本书已经被翻译为中文，有十几个不同的版次（甚至还有不同的译本），连作者的中文译名也有 3 个不同的版本。用中文学术搜索引擎可以找到几十篇论文的题目包含他的名字，中国社会科学院的一位老师就写过十多篇文章，还有些学位论文就是讨论他的。

科林斯教授访问过中国，做过报告，有过访谈，影响还是挺大的——我两年前才知道他，看来是有些孤陋寡闻了。我找了些文章来看看，总觉得有些“隔”，也许因为我并不是很热心于科学社会学。至于8本书的中译本，我只看过《引力之吻》，但是看过好几遍。《改变秩序》和《重力的幽灵》也是关于引力波的，如果读一读，应该会对我的翻译有帮助，但不幸的是，我知道得太晚了，来不及了。

科林斯教授的著作，除了 5 本关于引力波的，我还看过三四种，感觉他有一套相当自洽的理论。但是我自己的兴趣不在科学社会学，所以就不评论了。

感谢《引力之吻》的译者们让我注意到科林斯教授和他的研究工作，他们的译文也让我获益匪浅。感谢《物理学报》的编辑和几位匿名审稿人，他们无意中加强了我翻译此书的意愿。感谢半导体超晶格国家重点实验室和中国科学院半导体研究所对我工作的长期支持，感谢中国科学院大学材料和光电学院以及物理学院对我教学工作的支持。感谢白浩正、刘玉孝和罗子人帮助我确认了一些人名，感谢曹则贤、李轻舟和张艺琼回答了我的一些翻译问题。感谢很多老师、朋友、同事和学生们对我的支持和帮助。

感谢全家人特别是妻女多年来的鼓励、支持和帮助。

《引力的影子：寻找引力波》哈里·科林斯 著；姬扬 译

（中国科学技术大学出版社，2024年4月版）

注释：

[1] https://blog.sciencenet.cn/blog-1319915-1105944.html

[2] https://www.guancha.cn/jiyang/2017_10_26_432285.shtml

[3] http://sites.cardif.ac.uk/harrycollins/webquote/ 

本文来自微信公众号：返朴 （ID：fanpu2019），作者：姬扬（中国科学院半导体研究所）