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本文发表于 2017 年 10 月 19 日的《南方周末》, 编辑所拟的发表稿标题为 “让音乐更容易被听见——2017 年诺贝尔物理学奖背后的故事”, 发表稿经编辑缩略, 且不含注释。

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时空的乐章——引力波百年漫谈 (十一)

- 卢昌海 -

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十三. LIGO 那些人儿

泰勒-赫尔斯双星虽基本扑灭了对引力波的残存怀疑, 却绝不意味着对引力波的直接探测失去了重要性, 甚至也不曾减弱直接探测的吸引力。 相反, 残存怀疑的扑灭在一定程度上减小了直接探测的风险, 从而有助于激起直接探测的兴趣。

这时候终于轮到美国激光干涉引力波天文台登场了。 为行文简单起见, 在接下来叙述中, 我们将用英文缩写 LIGO 来称呼它。

韦斯
韦斯

LIGO 是一个 “大科学” 项目, 耗资巨大, 人员众多, 但若是必须举一人为 “LIGO 之父” 的话, 一般认为, 德裔美国物理学家韦斯 (Rainer Weiss) 是不二之选。

韦斯 1932 年出生在德国柏林, 1939 年初随父母因逃避纳粹而移民美国。 与韦伯相似, 韦斯早年也对电子器件深感兴趣, 甚至不惜荒废学业去从事电子器件的修理和买卖——这在当时不仅很能赚钱, 还产生了一个意外的好处, 那就是靠着替黑帮头目修理电器, 使全家避免了被当时横行于市的黑帮势力所骚扰[注一]。 韦斯对电子器件的品质精益求精, 尤其想要解决的是音响系统的噪音问题——用他自己的话说, “我当初有一个野心, 那就是让音乐更容易被听见。”

这种 “野心” 将曾经荒废学业的韦斯重新带回了课堂, 甚至连他最终的成就也在一定程度上体现了 “让音乐更容易被听见” 的昔日 “野心”——只不过那音乐变成了 “时空的乐章”。

重返课堂的韦斯进入了麻省理工学院 (MIT) 的工程专业深造。 不过, 能跟黑帮头目打交道的韦斯不太适应工程专业的严格管理, 很快盯上了管理松散的物理专业, 并且转向了物理。 如果说这样的转行动机疑似一名坏学生, 韦斯很快就 “证明” 了怀疑是有道理的: 他难以自拔地陷入了一场恋爱之中, 再次走上了荒废学业的老路, 直到——谢天谢地——被女孩踹了, 才终于定下心来学习, 并于 1962 年, 以当时算得上 “高龄” 的 30 岁的年纪, 拿到了博士学位。

在博士研究期间, 韦斯在美国物理学家萨卡利亚斯 (Jerrold R. Zacharias) 的实验室里从事了许多工作。 萨卡利亚斯是原子钟的早期研制者之一, 他当时的一个想法是用原子钟来探测广义相对论的引力红移效应 (gravitational redshift)。 韦斯为此学了一些广义相对论, 这一学改变了他的人生走向。

拿到博士学位后, 韦斯转往普林斯顿大学做了博士后研究, 然后回到麻省理工学院任教。 由于普林斯顿大学是当时引力理论的研究重镇, 在那里做过博士后研究的韦斯被麻省理工学院视为了引力理论专家, 并被要求开设广义相对论课程。 其实韦斯当时的广义相对论水平——用他自己的话说——“只比我的学生多做了一点习题”, 可是 “我没法承认自己……只比我的学生多做了一点习题”, 于是只好硬着头皮开了课。

但在开课的过程中, 韦斯做了一件很新颖的事情, 那就是将主要精力放在了实验——确切地说是 “理想实验”——上。 尤其是, 他亲自设计的习题从许多不同方面探讨了用干涉仪探测引力波的方案。 这些做法对他自己来说是顺理成章的——因为他当初学习广义相对论就是怀着实验目的的, 但在广义相对论课程普遍为纯理论的当时, 却显得很新颖, 从而对学生产生了特殊的吸引力, 并且也奠定了他在用干涉仪探测引力波这一领域里的先行者身份。

不过, 韦斯只是先行者之一。

最早公开提出用干涉仪探测引力波的方案者, 乃是苏联物理学家杰特森斯坦 (Mikhail E. Gertsenshtein) 和普斯特沃特 (V. I. Pustovoit), 他们早在 1962 年就发表了这方面的设想。 除这两位在西方没什么影响的苏联物理学家外, 我们前文提到过的韦伯也是这方面的先行者, 虽然他付诸实施的方案是 “韦伯棒”, 并且后来对 LIGO 持有一定的 “阴谋论” 恶感 (参阅 第十一节), 但他很早就对用干涉仪探测引力波的方案有过思考 (参阅 第十节)。

随着探讨的深入, 韦斯对于用干涉仪探测引力波的兴趣渐渐越出 “理想实验” 的范畴, 而转向了实施。 1972 年, 韦斯在麻省理工学院的《季度进展报告》 (Quarterly Progress Report) 上撰文介绍了用干涉仪探测引力波的方案, 其中包括了对各种噪音来源的系统分析。 他并且搞来了数万美元的经费, 用于建造一台探测臂长度为 1.5 米的 “迷你” 型干涉仪。

不过就跟在理论上他只是若干先行者 “之一”, 在干涉仪的建造方面, 韦斯也不是唯一的。 曾经在韦伯手下 “当过差” (参阅 第十节), 早在 1964 年就从韦伯那里得知过干涉仪方案的福沃德也很早就展开了小型干涉仪的建造。 福沃德的干涉仪也很 “迷你”, 大小跟 “韦伯棒” 差不太多[注二]。 稍后, 随着韦伯的声望坠落云霄, 一些原先属于 “韦伯棒” 阵营的物理学家 “反水” 到了干涉仪阵营里, 干涉仪方案逐渐吸引了更多的追随者。

索恩
索恩

与韦斯等人对干涉仪方案的早期摸索同一时期, 后来 LIGO 的另一位领袖人物、 加州理工学院 (Caltech) 的美国理论物理学家索恩 (Kip S. Thorne) 在广义相对论领域里的名声正在快速上升。

索恩出生于 1940 年, 是引力理论重镇普林斯顿大学的 “嫡传子弟”, 曾经师从于著名的广义相对论专家惠勒, 于 1962 年获得普林斯顿大学的物理学博士学位。 自 1967 年起, 索恩来到——也是 “回到”, 因为那是他本科就读过的学校——加州理工学院, 开始了他在那里长达半个世纪的学术生涯。 1970 年, 跟韦斯拿到博士学位同一年龄, 索恩成了加州理工学院最年轻的教授之一。

索恩是一个富有幽默感, 人缘和影响力都非同小可的人物, 他在加州理工学院期间, 仅博士生就培养了数十位之多, 还与数十位博士后及其他同行合作过。 在索恩的巨大影响下, 加州理工学院成为了继普林斯顿大学之后又一个广义相对论重镇。 索恩对引力波探测情有独钟, 到加州理工学院任职的第二年, 即 1968 年, 就建立了一个研究组, 对引力波及其波源展开了理论研究。 那些研究后来对于探测方案的确定, 以及探测器的规模及具体设计都有着重要影响。

至于探测方案本身, 索恩倒没有急于作选择。

不过定见虽无, 倾向仍是有的。 索恩早年对 “韦伯棒” 有一定的期望 (参阅 第十一节), 对干涉仪方案则不太看好, 在他参与撰写, 于 1970 年发表的著名教材《引力》 (Gravitation) 中, 对干涉仪方案曾作过这样的评价: “这种探测器的灵敏度如此之低, 对实验来说鲜有兴趣。” 等到 LIGO 变得大有兴趣后, 这句 “白纸黑字” 变成了索恩朋友圈里的幽默, 比如后来成为好友及合作者的韦斯就常年保存着这句话的拷贝, 每逢索恩到麻省理工学院访问他时, 就拿出来贴在自己办公室的门上。

韦斯与索恩的结识是在 1975 年, 当时两人恰好都赴华盛顿参加美国国家航空航天局 (NASA) 的一次会议。 两人一见如故、 彻夜长谈。 那时 “韦伯棒”——尤其是韦伯本人的 “韦伯棒”——的局面已然不妙, 跟韦斯这位干涉仪方案的先行者长谈之后, 索恩的兴趣集中到了干涉仪上。 稍后, 他开始猎取这方面的技术人才, 其中被他重点盯上的是英国格拉斯哥大学 (University of Glasgow) 的德雷弗 (Ronald Drever)。

德雷弗是一位苏格兰物理学家, 在建造干涉仪方面是当时颇有知名度的重量级人物。 也许并非偶然地, 德雷弗年轻时跟韦伯及韦斯一样, 也擅长摆弄电子器件及音响等。 德雷弗曾经与福沃德有过交流, 进而对干涉仪方案产生了兴趣[注三]。 被索恩盯上时, 德雷弗正在建造一台探测臂长度为 10 米的干涉仪。 跟巨无霸的 LIGO 相比, 区区 10 米的探测臂不算什么, 但跟韦斯及福沃德的干涉仪相比, 德雷弗的可就是 “大家伙” 了。

索恩的 “猎头” 工作缓慢地产生着作用, 自 1979 年起, 德雷弗开始将一部分时间花在了加州理工学院, 索恩则不失时机地建立了一个引力波探测小组, 由德雷弗挂帅。 但格拉斯哥大学待德雷弗不薄, 为他提供了在其他学校很难享受到的行动自由度, 而且德雷弗有一定的故土情结, 因此直到 1983 年, 他才接受了加州理工学院的全职职位。

全职来到加州理工学院的德雷弗决定玩点大的: 建造一台探测臂长度为 40 米的干涉仪。 德雷弗在这台干涉仪上花了很大的功夫, 前后努力了十来年, 使它的探测灵敏度 ΔL/L 由初始时的 10—15 左右逐步提升到了 10—18[注四]

索恩和德雷弗在加州理工学院的动作无形中跟韦斯在麻省理工学院的努力产生了竞争关系, 而韦斯明显处于不利态势: 德雷弗的设计不仅在尺度上大了数十倍 (40 米 vs 1.5 米), 在技术上也更具优势——他采用了所谓的 “法布里-珀罗共振腔” (Fabry–Pérot cavities) 来产生多次反射, 以进一步扩展探测臂的长度 (后来 LIGO 采用的也是这种技术)[注五]。 眼看态势不利, 韦斯决定 “干点戏剧性的事情” (do something dramatic), 彻底摆脱这种本质上只具 “原型” (prototype) 意义的小局面竞争, 开始设计真正巨大的干涉仪。

在这方面, 韦斯其实早有 “预谋”。 在 1976 年, 他就勾画过探测臂长达 10,000 米的干涉仪。 在大家都着眼于 “迷你” 干涉仪的时候, 韦斯的这种巨大的胃口是一种远见卓识。 而更重要的是, 韦斯没有让这种胃口停留在空想上, 他通过游说, 使美国的国家科学基金会 (National Science Foundation, 缩写为 NSF) 也对这种胃口产生了兴趣, 正式拨款让韦斯对其可行性进行研究。

不过, 韦斯设想的干涉仪规模虽大, 与索恩和德雷弗的干涉仪毕竟性质相近, 目的相同, 在申请经费时显然会撞车。 与其冒着两败俱伤的风险强行竞争, 不如转而合作, 这一点无论对彼此间已是朋友的韦斯、 索恩, 还是对国家科学基金会都不是秘密, 因此自 1984 年起, 加州理工学院 (索恩和德雷弗所在的学院) 与麻省理工学院 (韦斯所在的学院) 决定 “牵手”, 由此形成了两所一流院校联合推进干涉仪计划的格局。 韦斯、 索恩、 德雷弗这早期干涉仪计划的 “三巨头” 则联合组成了一个 “指导委员会” (steering committee)。

不过, “三巨头” 的关系并不和谐, 其中德雷弗本质上是 “个体户”, 习惯独来独往, 当初迟迟不愿全职迁往加州理工学院的原因之一也正是因为在原先的格拉斯哥大学享受着很大的行动自由度。 荣升 “三巨头” 后, 德雷弗的行动自由度反而受到了牵制, 跟其他 “两巨头” 尤其是跟韦斯之间产生了很大的分歧。 虽有索恩居中调停, 这种分歧依然影响了工作效率, 最终被捅到了国家科学基金会。 在后者的干预下, 干涉仪计划实施了 “领导层精简”, 取消了 “三巨头” 架构, 于 1987 年开始, 由加州理工学院的物理学家沃格特 (Rochus Vogt) 担任主管。

沃格特早年研究过宇宙线, 担任过美国国家航空航天局所属的喷气推进实验室 (Jet Propulsion Laboratory) 的首席科学家, 是一位组织才能出众、 领导风格强势的人物。 在沃格特的领导下, 一些早期的技术分歧得到了排解, 一份长达两百多页的提案渐渐成形。 在这份提案中, 干涉仪计划正式采用了 LIGO 这一名称, 探测臂的长度则被确定为 4,000 米。

索恩、 德雷弗、 沃格特 (1990 年)
索恩、 德雷弗、 沃格特 (1990 年)

LIGO 作为大科学项目, 探测能力远远超过 “韦伯棒”, 信号的明晰性和可靠性也绝非后者可比, 但有一个源自 “韦伯棒” 时代的设计准则是 LIGO 也必须借鉴的, 那就是起码得有两台相互远离的干涉仪, 一来是避免局域性的干扰, 二来也有利于确定信号的方位。 这一点在提案中也得到了体现。

但申请经费之路依然漫长。

提案所要求的建造两台探测臂长度为 4,000 米的大型干涉仪的资金约为 2 亿美元 (其中初期费用约为 4,700 万美元)。 这个数目跟建造大型粒子加速器相比虽不算巨大, 对国家科学基金会来说却是前所未有。 这种规模的拨款除国家科学基金会的批准外, 还需经过美国国会的听证程序, 这一额外环节为申请之路增添了巨大的难度。

在国会的听证程序中, LIGO 遭到了广义和狭义上的各路同行——即其他科学家——的强烈反对。 在习惯于将 “科学家” 视为不食人间烟火的抽象族群的公众眼里, 这也许是出人意料的局面。 但科学家也都是人, 在科学研究日益依赖资金的今天, 在分割资金大饼时, 各领域的科学家为各自的生存相互 “拆台” 的景象其实是屡见不鲜的。

比如一些天文学家提出, LIGO 所要求的资金相当于国家科学基金会同期所能提供给常规天文项目资金的两倍左右, 如此巨大的资金应投往久经考验、 从而更有把握取得成果的其他技术 (也就是 “常规天文项目”), 而不是前途莫测、 形同赌博的引力波探测。 有些天文学家甚至对 LIGO 名称中的 “O” (Observatory) 所表示的 “天文台” 或 “观测台” 这层含义也表示了异议, 认为将这种不见得能观测到任何东西的项目取名为 “天文台” 或 “观测台” 是一种误导。 对于这一异议, 索恩作出了漂亮的回应, 他表示天文学家所谓的 “天文学” 其实不过是 “电磁波天文学”——言下之意, 引力波探测是对传统天文学的补充。 在基础层面上, 电磁和引力同属长程基本相互作用, 而且是仅有的两种长程基本相互作用, “引力波天文学” 确实该被视为 “电磁波天文学” 的补充, 从这个意义上讲, 索恩的回应可谓一针见血。 其实, LIGO 的提案本身就已对天文学家的这种异议作出了 “料敌先知” 的回应, 在概述部分明确指出了探测引力波的两大价值: 其一是检验广义相对论; 其二则是 “开启一个本质上有别于电磁及粒子天文学所提供的观测宇宙的窗口”。

与 LIGO 比天文学家更隔膜的凝聚态物理学家对 LIGO 当然也不买账。 比如 1977 年诺贝尔物理学奖得主、 著名凝聚态物理学家安德逊 (Philip Anderson) 就毫不客气地质问: 若不是挂着爱因斯坦的大名, 谁会理它? 从某种意义上讲, 安德逊其实没说错, 因为韦斯自己也承认, 如果你对美国国会议员表示你想检验海森堡的不确定原理, 你只会遭遇茫然的目光, 而假如你要检验的是爱因斯坦的理论, 则 “一切大门都会魔术般地开启” (这当然也言过其实, 美国国会的钱袋子还是捂得很紧的)。 不过另一方面, 哪怕不挂爱因斯坦的大名, 安德逊也是会反对的, 比如早年的超级超导对撞机 (Superconducting Super Collider, 简称 SSC) 就也遭到过安德逊的强烈反对。

在所有的反对之中, 最令 LIGO 科学家沮丧的, 则是某些同属引力波阵营的科学家的 “叛变” 或 “同室操戈”。 比如我们在 第八节 的 [注四] 中提到过的美国物理学家泰森曾是引力波阵营的成员, 却在国会听证时表示 LIGO 是技术上不成熟的, 除非精度再提高几个数量级, 否则不足以探测引力波[注六]。 “创新并不是 ‘黑夜打靶’ 的同义词”——泰森如是说, 言下之意, LIGO 乃是 “黑夜打靶”。 如果说泰森是 “叛变”, 那么同属引力波阵营的某些 “韦伯棒” 建造者则是 “同室操戈”, 他们虽协同推翻了 “韦伯棒” 鼻祖韦伯的工作, 同时却以 “韦伯棒” 在技术上更成熟, 同时也更便宜为由, 反对 LIGO。

各路同行的反对迟滞了国会对 LIGO 拨款的批准。 但沃格特顽强地努力着, 并积累着对付国会议员的经验。 渐渐地, 他开始吸引到了一些比较铁杆的支持者, 比如路易斯安那州的参议员约翰斯通 (J. Bennett Johnston) 被 LIGO 背后美丽的物理学和宇宙学所吸引, 在与沃格特的原定会谈时间结束时, 让助手取消了后面的安排, 继续聆听沃格特的介绍。 最终, 两人甚至双双坐到了咖啡桌旁的地上, 由沃格特一边讲解, 一边画着弯曲时空的示意图…… 科普展现了巨大威力。

这些努力为最终赢得对 LIGO 的拨款立下了汗马功劳。 1991 年, 国会批准了对 LIGO 的初期拨款。 次年, 两台 LIGO 干涉仪的选址得到了确定。

不过, 在获得拨款的拉锯过程中, LIGO 内部也开始发生着巨大变化。

首先是 “个体户” 德雷弗不服 “城管” 沃格特。 德雷弗是一个技术天才型的人物, 思路活, 点子多, 但有不止一位同事在回忆中提到, 他同时也是一个技术上独断专行的人。 德雷弗的这种风格比较适合一人说了算, 随时可以变更设计的小项目。 与之完全不同的是, LIGO 乃是 “大科学” 项目, 需要许多人的通力合作, 每天的延期都是资金黑洞, 因此不能无止境地变更, 而必须在适当的时候冻结设计, 然后全力以赴地转入建设。 这些在风格强势的沃格特眼里是底线, 德雷弗却无法适应, 依然像以往那样频繁推出新点子, 并大力游说, 他与沃格特的冲突也就不可避免了。 冲突的结果是 “胳膊拧不过大腿”, 在技术上对 LIGO 有过重要贡献的德雷弗于 1992 年离开了 LIGO[注七]

但德雷弗并不是唯一跟沃格特有冲突的人, 沃格特的强势风格跟 LIGO 的其他主要人物——比如韦斯——也有冲突, 技术功臣德雷弗的离去则对沃格特产生了很负面的公关效果。 更糟糕的是, 沃格特甚至跟 “金主” 国家科学基金会也发生了冲突。 沃格特奉行的是 “认钱不认人” 的原则, 拒绝投资方对 LIGO 指手画脚, 甚至不愿向国家科学基金会提供足够充分的进展汇报。 沃格特的理由是只有这样才能避免官僚式的外行干扰。从道理上讲, 沃格特的思路未必没有可取之处, 但如此的强势在现实中却明显碰了壁。 最终, 沃格特在一次会议上公开斥责国家科学基金会的代表, 彻底引爆了彼此的关系。 国家科学基金会与加州理工学院、 麻省理工学院三方联合磋商之后, 决定请沃格特 “走人”。

1994 年初, 为申请 LIGO 经费立下过汗马功劳的沃格特步了技术功臣德雷弗的后尘, 离开 LIGO。

沃格特对 LIGO 的最后一项贡献, 是在被加州理工学院的院长问及继任者人选时, 举荐了加州理工学院的美国物理学家巴里什 (Barry C. Barish)。 巴里什出生于 1936 年, 是一位资深的实验高能物理学家。 巴里什具有建设 “大科学” 项目的丰富经验, 加盟 LIGO 之前曾在超级超导对撞机项目中担任过重要职位。 超级超导对撞机于 1993 年被美国国会取消, 使巴里什正好适合参与 LIGO。

德雷弗和沃格特的先后离去是 LIGO 发展史上的憾事, 就连与这两人多有摩擦的韦斯也承认, “那整个事件是 LIGO 的污点…… 没有人想重提此事, 但它如今已不幸被纳入了公开记录。”

巴里什
巴里什

巴里什接手 LIGO 时, LIGO 已深陷窘境。 国家科学基金会对 LIGO 的信心陷入了低谷, 印象转为了负面, 后续拨款也遭冻结, 沃格特打下的 “江山” 已几乎因他自己的领导风格而被 “清零”, LIGO 则有步巴里什此前参与的超级超导对撞机后尘的危险。

不过巴里什没有让超级超导对撞机的悲剧重演, 他大手笔地扭转了局势, 不仅很快就 “讨债” 成功, 而且奇迹般地游说国家科学基金会批准了一份投资规模扩大到接近 4 亿美元的新预算, 以至于索恩盛赞其为 “全世界曾经有过的最高超的大型项目管理者”。

资金的到位将 LIGO 推上了真正的建设轨道, 巴里什也因此而成为了 LIGO 建设工程的领导者。

1994 年, LIGO 两个选址中的第一个——位于华盛顿州的汉福德观测台 (Hanford Observatory)——破土动工。 次年, 与之相距约 3,000 公里的姊妹台——位于路易斯安那州的利文斯顿观测台 (Livingston Observatory)——也破土动工。

1997 年, 巴里什对 LIGO 的组织架构作出了影响深远的调整, 将原始机构 “两院” (加州理工学院、 麻省理工学院) “两台” (汉福德观测台、 利文斯顿观测台) 整合成了 “LIGO 实验室” (LIGO Laboratory); 在那之外则增设了一个 “LIGO 科学合作组织” (LIGO Scientific Collaboration), 用于科技研发、 数据分析以及与其他机构的合作, 韦斯任该组织的第一代科学发言人。 在巴里什刚刚接手的时候, LIGO 的规模仅为加州理工学院和麻省理工学院的数十人, 如今已扩展成了来自十几个国家几十个研究所的超过 1,000 名科研人员。 不仅如此, LIGO 与其它引力波观测台也展开了密切合作。 这一切, 都在很大程度上得益于巴里什对 LIGO 组织架构的调整。

巴里什对 LIGO 的另一项重大贡献是参与制定了一个分步走的方案, 即在基础建设完成后再追加若干升级工程, 使 LIGO 的探测能力更上一层楼。 2004 年, 升级工程的拨款得到了批准。 2005 年, 巴里什功成身退, 转战另一个大科学项目: 国际直线对撞机 (International Linear Collider), 但他依然是 “LIGO 科学合作组织” 的成员。

在巴里什之后正式接手 LIGO 的是美国物理学家马克思 (Jay Marx)。  马克思——这个跟某位 “大胡子” 撞车的中译名真别扭——曾先后参与过美国布鲁克海文国家实验室 (Brookhaven National Laboratory, 简称 BNL) 和劳伦斯伯克利国家实验室 (Lawrence Berkeley National Laboratory, 简称 LBNL) 的建设, 他加盟 LIGO 后领导了升级工程的启动和实施。

2011 年, 美国物理学家雷茨 (David Reitze) 接替了退休的马克思, 继续推进升级工程。 雷茨是激光光谱学专家, 自 2007 年起就参与 LIGO, 担任过科学发言人。 在雷茨的任内, 被称为 “高级 LIGO” (Advanced LIGO) 的升级工程正式完工, 使 LIGO 的探测灵敏度由早期的 10—19 提升到了 10—22, 探测的频率范围由早期的 100—3,000 赫兹扩展到了 10—10,000 赫兹。 雷茨并且很荣幸地成为了这场历时数十年的科学接力大赛中迎来成果的人。 正是在雷茨的任上, LIGO 首次探测到了引力波——也就是本系列 开头 提到的新闻事件。

2017 年 10 月 3 日, 韦斯、 巴里什和索恩三人因 “对 LIGO 探测器及引力波观测的决定性贡献” 获得了 2017 年的诺贝尔物理学奖[注八]。 这一天距离 LIGO 宣布探测到引力波只隔了一年多, 对诺贝尔奖来说算得上快速颁奖, 但无疑是实至名归的颁奖, 而绝非草率。 LIGO 对引力波的成功探测是一个开启新领域的重大成果, 重大成果值得快速颁奖——更何况, 光阴不等人, 颁布获奖者时, 早期的技术功臣德雷弗已经去世, 韦斯已经 85 岁, 巴里什已经 81 岁, 最 “少壮” 的索恩也已经 77 岁了。

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注释

  1. 韦斯一家当时生活在纽约的布鲁克林 (Brooklyn) 区, 那是一个直到如今依然在治安上不尽人意的区域 (但倒是出过许多世界级的人才)。 韦斯早年跟黑帮头目打交道的经历在他的语言里也许留下了些许印记, 在他接受私人采访的口语记录中, 有时会蹦出 “粗口”。
  2. 福沃德建造干涉仪的一个初衷, 是希望探测到能与韦伯的观测结果相比对的信号, 结果并不成功 (当然, 在知道了韦伯故事的结局后, 这种不成功是毫不奇怪的)。 另外顺便说一下, 干涉仪是一类应用很广泛的仪器, 我们在本节及后文所说的 “干涉仪” 全都是特指作为引力波探测器的迈克耳逊干涉仪。
  3. 由于福沃德是从韦伯那里得知干涉仪设想的, 因此通过福沃德传播出去的所有影响, 归根到底也是韦伯的间接影响, 从这个意义上讲, 韦伯自己的实验虽被公认为失败——甚至失败得有点难堪, 他对引力波探测的直接间接的影响却是相当巨大的。 索恩在一次访谈中曾留下过一句 “英雄惜英雄” 的评价, 他说韦伯的贡献其实是受到广泛敬意的, 可惜他自己似乎并不知道, 这是韦伯悲剧中 “最伤感的部分” (the saddest part)。
  4. 忘记 ΔL/L 的读者请温习 第八节
  5. 韦斯的干涉仪也采用了多次反射的手段, 但技术上远不如 “法布里-珀罗共振腔” 成熟。
  6. 如今回过头来看, 泰森的话虽然 “逆耳”, 其实却也没说错。 原始提案所描述的 LIGO 在若干年的早期运行中确实没能探测到引力波, 后来是在得到了新的经费, 经过了若干升级工程, “精度再提高几个数量级” 之后, 才取得成功的。 当 LIGO 最终成功时, 它的总投资规模已膨胀到了 10 亿美元左右。
  7. 关于德雷弗与沃格特的冲突, 总体上是工作风格的冲突, 细节上则有多个版本: 一个来自德雷弗, 一个来自沃格特, 还有若干个来自其他同事, 那些 “家长里短” 式的细节我们就不详述了。 德雷弗离开 LIGO 后, 向加州理工学院提出了抗议, 后者决定向德雷弗提供 “安抚” 经费, 让他从事独立研究。 德雷弗于 2002 年从加州理工学院退休, 于 2017 年 3 月 7 日在故乡苏格兰的爱丁堡去世, 享年 85 岁。
  8. 三人的奖金分配是: 韦斯独得一半 (跟他 “LIGO 之父” 的非正式头衔基本相称), 巴里什和索恩则平分另一半。

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=== 以下为网友讨论区, 本站版权声明不适用于以下内容 ===

网友: 卢昌海 发表时间: 2017-10-22, 07:34:41
本篇与今年诺贝尔物理奖的颁布有一定的时间巧合,不过实质内容是颁奖之前开始撰写的。虽完稿于颁奖之后,且因等待合作媒体首发之故,拖延至今才发布,但除最后一段外,并未特意着墨于诺奖(当然,诺奖不是天上掉馅饼,因此获奖者自动占了相当篇幅),从而无形中更具历史而非新闻色彩。
网友: Omni 发表时间: 2017-10-22, 20:18:08
为了避免译名的别扭,可以考虑流行歌手Richard Marx的中文音译:马尔克斯。
网友: 宇澄 发表时间: 2017-10-23, 09:01:46
避讳就存在于汉字文化的血液里面。

狭义避讳论。封建时代出于尊卑思想,圣上长辈的姓名不可以直接使用,这可比喻为相对于光速来说寻常物体的速度是不可与之并肩的。

广义避讳论。避讳就存在于汉字文化的血液里面。避讳对象不一定是受崇拜的圣上长辈,避讳的原因也无须是出于封建尊卑,很多时候就是自发的。只要是名人的名字,就会产生引力场效应,接近的名字就会看上去别扭。

广义避讳论刚刚在此网站被无意中安排的实验证实。为此申请诺奖,至少也是搞笑诺奖吧。:-)
网友: 卢昌海 发表时间: 2017-10-23, 09:53:23
避不避讳,用不用 Omni 兄提到的译名,届时由编辑决定吧。

文字是一种很灵活的东西,用 “大胡子” 的名字确实别扭,但挑明了 “别扭” 则又变成一种闲趣了,在我是无可无不可的。:-)
网友: hushuobadao 发表时间: 2017-11-03, 09:54:32
问个问题:“探测灵敏度 ΔL/L 由初始时的 10—15 左右逐步提升到了 10—18”。

这个长度变化,远小于核子的尺度(10—15),为什么LIGO可以确信量子涨落效应(探测臂和激光的量子效应)得到了有效控制?
网友: 卢昌海 发表时间: 2017-11-03, 12:39:35
噪音的规模是可以计算,从而可以跟信号进行比较的。

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