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1980年,为了在罗纳德回到苏格兰的那几个月里保持研究工作的连续性,加州理工学院聘请斯坦利·惠特科姆担任助理教授,把控实验室的设计与建造工作。斯坦利不仅具备深厚的专业知识,而且拥有灵敏程度可以同探测器相媲美的直觉能力。(雷纳对他的评价是:“斯坦利值得信赖、聪明绝顶,是一个非常出色的家伙。”)罗纳德的作用在于大批量提供想法和创意,斯坦利则负责团队的日常工作,包括搭建系统、抽走真空罐里的空气、安装激光和普通玻璃镜等。1983年,加州理工学院制造出了可以投入使用的原型机。成立研发机构的初衷是验证罗纳德·德雷弗的设计是否有效,检测激光器是否稳定,以及测试整套装备的灵敏程度。尽管斯坦利当时宣称自己是不可知论者,但是罗纳德怀疑他可能根本没指望这套系统具有探测能力。在20世纪80年代初,人们普遍比较乐观,认为宇宙中有大量的声音来源,天空中充斥着喧闹声,罗纳德是这种乐观主义的突出代表。但是,即便声源非常多,它们发出的声音也不会太喧闹。(基普肯定地告诉我,认为人们“普遍乐观”的报道言过其实了,至少理论学家们不是这样。他提到了他于1980年发表在《现代物理评论》上的一篇文章。在文章中,他说物理学规则并不否认那些喧闹声源存在的可能性。但他同时指出,根据人们当时对天文学的理解,引力波的声音要弱得多,其强度与LIGO探测器现在捕捉的目标,也就是相当于探测器臂长的十万亿分之一的信号,相差不大。)
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从格拉斯哥到加利福尼亚的航班需要飞行11个小时。罗纳德总是利用这段时间,在笔记本上写写画画,或者思考机器的具体设计。有了切实可行的奇思妙想之后,他会安排加州理工学院的斯坦利·惠特科姆或者格拉斯哥大学的吉姆·霍夫具体实施。罗纳德不在的时候,斯坦利与吉姆就会分别负责加州理工学院和格拉斯哥大学的研究工作。罗纳德承认,这样的安排肯定给他的两个团队都带来了一些麻烦。
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机器的噪声比预想的大。针对这种情况,他们想出了若干个巧妙的解决办法,包括减震、增加激光器的稳定性、清洁光源、关机重启和加大功率等。他们期望的理想状况是两台机器的进展程度不同,以便集中研发能力解决在上一个环节中遇到的问题,也方便他们错开安排两地的工作。但是,事与愿违,这两台机器的安装进度几乎是齐头并进,其中格拉斯哥大学比加州理工学院略快一点儿。
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在5年过渡期结束之后,加州理工学院与美国国家科学基金会希望罗纳德做出明确的承诺。加州理工学院要求罗纳德·德雷弗做出选择:留在加州理工学院或者回到格拉斯哥大学任职。对于两个团队对他的不满,罗纳德可能并不知情。他十分享受长途飞机上的安静环境,而且在下飞机之前他还有可能为加州理工学院的那些工程制图员准备好一份新的设计草案。因此,两边工作兼顾的安排让他感到非常愉快,也十分满意。
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但是,他必须在加州理工学院描绘的美好前景与格拉斯哥大学提供的舒适环境之间做出选择。苏格兰有非常好的科研氛围,文化认同感也更强。罗纳德认为苏格兰人更开放,也更具有团队协作精神;而加州理工学院的科学家们,甚至包括那些学生,已经对团队合作失去了信心。他们愿意接受的不是合作,而是竞争。
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罗纳德说:“后来,我意识到这是一个普遍现象。美国人都倾向于独立自主,不愿与人合作。我花了很长时间才弄明白这个重要的区别,我想这也是我后来遇到的众多问题中的一个吧。”1997年,雪莉·科恩为完成一部口述历史作品,对罗纳德进行了采访。她对罗纳德的这番言辞提出质疑:“但是,罗纳德,我有一个问题。从另一个层面来看,你还是选择了加州理工学院,而且你不希望与其他人分享领导权。”罗纳德回答说:“是的。”雪莉·科恩追问道:“也就是说,从某种意义上讲,你是能够理解美国人追求独立自主这种价值观的?”罗纳德的回答非常温和:“嗯,也许是这样。”我觉得罗纳德并没有真的理解,但他本人却认为自己弄明白了。在他的心目中,这是美国文化的一个缺陷。他还以自己与格拉斯哥的同事成功友好的合作为例,证明他的这个观点是正确的。(据他在格拉斯哥大学的那些同事介绍,他们的合作远没有罗纳德记忆中的那么完美。在他们的印象中,罗纳德的行为举止常常惹人不快,他的好胜心太强,有时甚至令人感到压抑。)
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不过,罗纳德最后意识到项目需要不断取得进展。他考虑到他们需要通过不断升级机器的方式,推动项目前进,而加州理工学院在这方面取得成功的可能性大于格拉斯哥大学。因此,1983年,罗纳德终于做出了决定,带着对英国研究团队的歉意,他接受了加州理工学院的一份全职工作。
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基普终于帮助加州理工学院打赢了这次“战役”。不过,他们将面临巨大的风险。这是一个未知的基础物理学领域,是全新的宇宙学和天体物理学。当然,罗纳德肯定已经意识到这些公开发布的目标具有多么重大的意义。引力波的探测从某种意义上讲是一项默默无闻的研究工作,在主流天体物理学中不占有核心地位,但是它已经一跃成为一个“新贵”,更变成加州理工学院迄今为止实施的最大的研究项目。
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罗纳德利用加州理工学院的原型机,不断改进自己的设计。他和雷纳之间发生过矛盾,但是雷纳一直待在麻省理工学院,摆弄他自己的那台不知名的原型机。罗纳德对雷纳的原型机嗤之以鼻(他的评价是“毫无价值”),认为它技术落后,经济支持不足,还有一些罗纳德不屑一顾的缺陷。而德国的那个研究团队仍然值得关注。据雷纳介绍,德国人的原型机品质最高,值得称许。罗纳德之前负责的格拉斯哥团队在他离开之后并没有放弃,而且有可能取得突破,成为竞争对手之一。尽管罗纳德·德雷弗的离开使格拉斯哥大学研究团队损失了一名杰出人才,但也为他们自由使用自己的实验室并取得进展创造了一个契机。不过,罗纳德有加州理工学院和基普的鼎力相助,而且拥有当时世界上最大的探测器。一旦这台机器组装完毕,他就会一骑绝尘,甩开所有的竞争对手。罗纳德深信,在创意方面,没有人能与他抗衡。除了这个天然优势以外,他的新职位、新实验室也将起到锦上添花的作用,前景一片光明。探测器将按照他的创意,根据他的决定,由他亲手制造完成。引力波天文学的未来必将顺理成章地成为他的囊中之物。
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但是,由于罗纳德的规划没有考虑到人类心理因素的影响,因此他的未来不可能一帆风顺。同样,由于这项工作从本质上来讲是用灵活巧妙的创意解决技术障碍,因此历史也必将为他们设下重重障碍。
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可能所有主要的参与者都没有预料到,一段有争议性的往事竟然会对这个项目产生非常微妙的影响。早在雷纳、基普以及罗纳德之前,还有一位富有争议性的引力波探测先驱,他就是约瑟夫·韦伯。在理论学家们争论不休,或者在黑板前、书桌旁埋头钻研的时候,韦伯悄然转身,决定独自去看看外面的世界。如果引力波真实存在,他就要做第一个发现引力波的人。经过一番孤立无援的勇敢探索之后,韦伯向世人报告说,他发现了一些他自己也不明白但却非常重要的东西。在美好前景的刺激下,人们纷纷制造各种仪器、设备,加入他的行列。但是,科研争议随之而来,赞誉之词很快就变成了恶语相向。人们的热情犹若昙花一现,韦伯也很快淡出了人们的视野。
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但是,约瑟夫·韦伯并没有放弃,而是锲而不舍地坚持了30多年。这笔财富无比珍贵,失败对他来说就是一场难以承受的灾难,因此他没有放弃自己的目标,而是下定决心、鼓足干劲,为实现自己的那个希望渺茫的理想而奋斗。他的目标不是金钱,而是知识以及人们的欢呼与尊重。就这样,他踏上了这条崎岖坎坷的征程,一步一步往前走。
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[1]1英寸≈0.025米。——编者注
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[2]安东尼奥·萨利埃里(1750—1825),意大利作曲家。他对莫扎特怀有敌意,有人说是他毒死了莫扎特,不过这一说法现在被判定为毫无根据。——译者注
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引力波:发现爱因斯坦广义相对论缺失的“最后一块拼图” 第5章 错误的宣言
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Joe Weber
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1969年,约瑟夫·韦伯宣布,他在实验方面取得了一个普遍认为不可能实现的成就,即成功探测到引力波的存在。不难想象,作为完成这项壮举的第一人,他肯定无比自豪;不难想象,这样的发现和成就,必然会让他欣喜至极。在实验的过程中,他几乎没有得到任何帮助,支撑他的仅仅是他一往无前的决心。他不停地计算,构思出一个又一个设计方案和奇思妙想。最后,在用掉了几本笔记本和厚厚一沓稿纸之后,他终于制造出他的实验仪器。名叫“韦伯棒”的棒状引力波探测器设计精巧,可以与引力波产生共振。实心的铝质圆柱体长为2米,直径为1米,重量约为3 000磅[1]。它的作用原理与吉他弦相似,但想弹奏出声音却不是一件容易的事。不过,如果引力波比较强,而且频率与韦伯棒的固有频率相同,它就会像音叉一样振动发声。
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1919年,约纳(约瑟夫·韦伯的原名)出生于新泽西州。他的父母是立陶宛籍犹太人,他还有几个兄弟。后来,“约纳”这个名字被“扬基”取代,最终又改为“约瑟夫”。韦伯的母亲说话有很重的口音,一位老师从她嘴里说出来的乔的名字误听作“约瑟夫”(Joseph)。他的母亲点点头,表示老师的发音非常接近。约瑟夫·韦伯原本的姓名应该是约纳·基伯,但他的父母在匆匆忙忙地填写护照信息时,把全家人的姓氏误写作“韦伯”。尽管重新填写的费用不高,但他们还是选择将错就错。
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为了替父母省钱,约瑟夫·韦伯从库伯联盟学院辍学,去了美国海军军官学校。从此以后,他成为美军军官、雷达专家、导航员,最终当上一名指挥官。第二次世界大战期间,列克星敦级航空母舰在执行海军任务时沉没。当时,他正在这艘航母上服役。后来,他担任了一艘猎潜艇的指挥官。根据基普·索恩的记录,约瑟夫·韦伯在1982年的一次访谈中说:“1943年7月,我受命为小西奥多·罗斯福准将及1 800名突击队员确定登陆地点。战后,我成为电子对抗部门的负责人……因此,我对美国海军的电子对抗系统非常熟悉。”韦伯的口音中带有一股历史气息,让我不禁联想到他那一代人。5岁时,约瑟夫被一辆公共汽车撞伤,必须接受语言恢复训练。这次训练彻底清除了意第绪语对他的影响,帮助他形成了浓重的美国口音。从那次事故之后,家里人都叫他“扬基”。
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退役后,约瑟夫·韦伯接受马里兰大学的聘请,成为一名大学教师,“薪水丰厚得令人难以想象,每年可以挣6 500美元”。当时,约瑟夫·韦伯29岁。奇怪的是,尽管马里兰大学开出的条件之一是他必须取得博士学位,但他并没有博士学位。为了达到这个条件,约瑟夫·韦伯找到著名的物理学家乔治·伽莫夫,希望可以报考伽莫夫的博士研究生。伽莫夫教授问他:“你有什么专长?”韦伯答道:“我是一名微波工程师,而且有一定的经验。你能不能帮我选择一个博士研究课题?”据韦伯回忆,伽莫夫的回答是“不能”。韦伯无须向基普坦承这件事,但是我觉得你们应该知道。当年,伽莫夫与拉尔夫·阿尔弗、罗伯特·赫尔曼一起,预言了宇宙微波背景辐射的存在。宇宙微波背景辐射可追溯至宇宙的诞生,是大爆炸后残留的辐射,频率属于微波范围。如果当时伽莫夫接受韦伯作为他的博士生,那么他们有可能会凭借宇宙微波背景辐射的发现赢得诺贝尔奖。1965年,贝尔实验室的科学家阿诺·彭齐亚斯与罗伯特·威尔逊合作,在机缘巧合之下,发现了宇宙微波背景辐射。后来,他们凭借这个成果获得了1978年的诺贝尔物理学奖。据说,彭齐亚斯与威尔逊的发现是人类迄今观察到的最重要的天文现象。
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