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1700936597 由终端站返回时,布莱恩·奥赖利兜了一个圈,来到y干涉臂的中段工作站。一组建筑工人把面罩挂在脖子和耳朵上,伸着双腿,坐在便道上休息。从早晨开始他们就在这里工作了,负责从干涉臂里掏出隔离材料。y臂的某个地方出现了渗漏,他们已经花了好几个月的时间,但还是没有彻底解决这个问题。不过,他们已经找到问题的症结了。原来,隔离层里滋生了黑寡妇蜘蛛和棕色隐遁蛛。要彻底解决这个问题,就必须把隔离层去掉。在主楼里,我们是从这根不锈钢干涉臂下面爬过去的。现在,布莱恩让我走进混凝土保护层,看看与里面的一段干涉臂。由于没戴防护面罩,他很快又把我叫了出去,管道里的空气有一股很大的霉味儿。我们离开时已经是中午了,我一只脚踏在刘易斯安那州明亮温暖的土地上,身体其余部分仍然留在阴冷黑暗、气味难闻的管道里。这时候,我发现我能看到两公里之外管道另一端的一团亮光。我的脑海里浮现出雷纳·韦斯在管道里行走的情景。在探测器建成之后的几年时间里,他是进入混凝土保护层、沿着干涉臂行走的第一人。他的手在探测器的不锈钢外壁上划过。借着手电筒的光柱,他看到了那些茫然不知所措的害虫和蛇,他一下子就明白了。在他走到管道尽头的亮光处之前,他从未想过,这条4 000米长的不锈钢管道一直在承受尿液和氯的腐蚀作用。我默默地想:“希望他那时戴面罩了。”
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1700936599 在第二任LIGO项目负责人巴里·巴里什的领导下,两个天文台的建造工作于20世纪90年代中期开始了。在罗克斯·沃格特被解雇后不久,加州理工学院院长问他:“我该怎么办?”
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1700936601 沃格特建议:“他们刚刚取消了超级对撞机项目。巴里·巴里什是一位粒子物理学家,非常优秀,可以担任LIGO项目的负责人。”
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1700936603 超导超级对撞机项目斥资数百万美元,在得克萨斯州的瓦克沙哈契建造了一个坑洞。整个项目组摩拳擦掌,希望可以取得丰硕的成果。如果国会没有中断资金支持,加速器应该早在几十年前就发现著名的希格斯粒子了。当时,巴里·巴里什负责一个粒子加速器实验的设计工作。1993年,巴里什甚至来不及失望,超导超级对撞机项目就被叫停了。在履行了一些必要的程序之后,遴选委员会、美国国家科学基金会和加州理工学院管理层选中了巴里·巴里什,并给了他一个月的时间,让他考虑是否愿意接任LIGO项目负责人一职。“巴里什连夜做出了决定”,他告诉我,这个说法有点儿夸张,但不是太夸张。从20世纪70年代,基普在加州理工学院第一次提出引力研究实验的建议之后,巴里就一直对其学术价值很感兴趣。于是,他迅速做出了决定:“我唯一需要考虑的就是我是否确定自己可以发挥重要的作用。”
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1700936605 1994年,巴里什走马上任,担任一个停滞不前的项目的负责人。由于缺乏信心,美国国家科学基金会很快就会考虑停止资金支持的问题(资金支持还没有获得最后的核准)。巴里什面临两大紧急任务:其中一个任务是组建团队;另一个更重要的任务是把资金真正拿到手,而且据他估算,所需资金远远超过当初申请的金额。也就是说,一边是基金会打算终止这个项目,另一边是该项目需要更多的资金。预算金额比较低,可能是因为沃格特倾向于采用臭鼬工厂的模式,而巴里什意图创建一个更健全的管理结构。巴里什估计,这个项目需要3亿美元甚至更多的资金。
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1700936607 资金预算给巴里什提出了一个战术问题,他立刻就成本问题与美国国家科学基金会进行了探讨。如果预算过低是前一个阶段的问题,那么在进入新阶段之后,项目组就无须考虑这个问题了。如果巴里什没有及时与美国国家科学基金会讨论这个问题阶段,LIGO项目早就不存在了。
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1700936609 1994年,在基普的探测引力波的想法问世25年之后,巴里什取得了美国国家科学基金会的信任,“基普获得了他们的好评,我也起到了一定的推动作用”,修订后的预算金额提高为3亿多美元。(大部分讨论都创建在第一代探测器无法探测到引力波的基础之上。基普一再强调引力波探测很可能成为现实,他同时指出有必要开发更先进的探测器。)由于基金会承诺的资金很快到位,LIGO项目完成了华丽转身,从一个一小群实验人员挤在规模较小的校园实验室里进行的创新实验,升级为两个由众多工程师和科研人员维护的大型天文台。1991年的实验设施是一间面积狭小的研发实验室,在加州理工学院校园的一栋类似拖车的附楼里。现在,它的规模将扩大上百倍,而且一分为二,分别位于刘易斯安那州和华盛顿州。因此,他们需要建造住屋、修建管道、征用土地,需要将1.8万多立方米的空间抽成高真空环境,从相关领域吸引精确测量专家,招募科学家、工程师完成管道的设计与建造,并对激光器与反射镜的生产实施监督。为了把愿望变成现实,建造出真正拥有引力波探测能力的货真价实的探测器,一个越来越大的团队紧张地忙碌起来。基普语气坚定地说道:“巴里·巴里什是一名前所未有的最优秀的大型项目管理人员。”这个观点得到了人们的普遍认可,几乎所有知情者可能都会同意基普的看法。
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1700936611 听说巴里什出生于内布拉斯加州奥马哈市,我想象他肯定非常自信,系着带扣的皮带,身材高瘦,走路大步流星,举止粗犷。然而,巴里什颠覆了我头脑中的牛仔形象:“在9岁那年,我们全家就搬到了加利福尼亚。”虽然不善于寒暄,但跟他交谈还是挺愉快的。他的言语坦率,声音不大,铿锵有力。他总能迅速赢得别人的赞赏,尽管这不是他交谈的主要目的,而只是一个副产品。他的决策能力极强。巴里什的管理手段巧妙,效率极高,不仅完成了建筑物和机器的建造工作,还不断增强科研人员的凝聚力。LIGO团队在科研上的合作越来越广泛,成员包括世界各地的理论学家和互补型观察员,为高新探测器取得更多的天文学成果贡献力量。
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1700936613 作为大型激光干涉引力波天文台,LIGO必然会面对一些无法用传统的管理方法处理解决的新问题。例如,控制系统必须实现自动化,也就是说,原先用手柄操控的多维交互系统必须实现自动化,而且过程可以分析、再现。对于那些似乎凭直觉操控机器的人而言,加州理工学院的40米原型机给人一种望而生畏的感觉。操作扩大了100倍的机器,是不可能完全凭借在使用手柄的过程中培养的洞察力来完成的。自动化控制器必须更加结实,确保有很长的使用寿命。新颖的前沿设计必须相互匹配,以免操作时彼此冲突。由于所有的科研人员都没有接受过专门的引力波探测培训,因此巴里什从不同的领域物色各种专业人才。比如,他从被取消的超导超级对撞机项目招募到了控制系统专家。把这些人才塞进LIGO科研队伍中必然会导致一些问题,因为那些专业人员在无法亲手操控机器时会心生怨言。(杰米·罗林斯早就设计了一个复杂的自动化软件包——“守卫者”,为高新探测器配置控制回路,使机器一直处于锁定辉煌状态。)
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1700936615 天文台的工业设计同样具有创新性。尽管干涉仪在物理学界拥有辉煌的历史,其中被人们提及次数最多的是19世纪初的迈克尔逊–莫雷干涉仪,它证明人们一度(错误地)认为支持光传播的以太是不存在的。但是在雷纳于20世纪70年代在“夹板宫殿”建成第一台原型机之前,还没有悬挂结构干涉仪的先例。从加州理工学院40米原型机衍生出的100倍大的机器,也肯定没有先例。在科学研究活动中,还从来没有尝试过这种由小及大的方法。
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1700936617 他们有了一个伟大的项目和不菲的资金,又招募到了优秀的人才,接下来他们需要找到适合的场地。“一旦从国家科学基金会申请到资金,你就必须向基金会证明你知道应该怎么花这笔钱。”破土动工后,他严密关注那些土木工程的进展情况,包括门窗、住屋、管道和真空系统。反射镜、激光器和悬挂系统的工艺水平越精细,所需的时间就越多。
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1700936619 利文斯顿天文台使用的是私有土地,手续比较简单,不需要像汉福德天文台那样跟政府部门打交道。根据计划,他们准备先修建利文斯顿天文台。1996年前后,他们破土动工,但不是在刘易斯安那州,而是在华盛顿州。
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1700936621 刘易斯安那州天文台的建造工作在利文斯顿县遇到了一些麻烦,利文斯顿县当时的人口大约是900人。刘易斯安那州保护公民的财产权,当LIGO项目在公共土地上修建一条通往天文台的1.5英里长的道路时,当地人举行了抗议活动。此外,他们还借助宗教手段进行反对。LIGO就场地建设问题在街对面的一个小学校里召开了一个见面会,利文斯顿的居民可以自由参加。碰巧的是,极端宗教团体也举行了集会,在教区内倡导神创论。LIGO探测器的功能是记录来自10亿年前的信号,与该宗教团体的教义似乎格格不入。但是,也有人对LIGO项目表示支持。巴里什收到的第一封本地居民写的信,来自在街对面的小学校出席见面会的一名教师。她代表自己的学生,邀请巴里什到刘易斯安那州开展科学宣传活动。巴里什深受触动,他开始思考自己的研究有哪些附带影响,比如政治影响,还有精神层面的影响。他知道,他的研究的影响范围已经延伸至新领域了。
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1700936623 [大约20年之后,仍然有人对这个天文台心存怀疑。一次,一架飞机从4 000米长的L形探测器上空飞过,准备降落在巴吞鲁日机场。这时候,飞机上的一名男子告诉坐在他旁边的乘客(这名乘客碰巧是LIGO项目组的一个科研人员),地面上的那个秘密设施是政府用来实现时空旅行的。据说,它的两条长臂可以将人分别送到过去和未来。]
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1700936625 由于当地人暂时接受了神创论,巴里什还意识到土地方面的政策很难撼动,因此他感到有些遗憾。他不耐烦地说道:“我们肯定会发疯的。”虽然汉福德天文台先动工,但是也遇到了一些麻烦。他们发现,建筑施工时如何排水是一个难题,为此他们只好增加挖掘的深度。美国能源部犹豫不决,不知道是否应该批准他们增加挖掘深度的请求。巴里什暗示,这里曾经是第一代核反应堆所在的位置,能源部不希望他们发现埋在地底下的氚等物质。“有的时候我也会强人所难。”他轻描淡写地说道。尽管遭遇了各种各样的困难,在世纪之交,LIGO团队终于进驻并启用了这两个天文台。
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1700936627 在利文斯顿天文台遭到枪击后(有人说墙上的弹孔不止一个),美国联邦调查局给他们的建议是,在天文台的外围修建掩体,砌上高墙,或者采取类似的安全措施。但是,巴里什没有照做,而是跑到当地的狩猎俱乐部,与那里的人一起吃了顿午饭。很快,问题就解决了。但是,在这之前,还有一条鳄鱼被射杀了。
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1700936629 至于全局性规划,巴里什对项目分两步走的建议做了一些改进:第一阶段是,2000年之后,在天文台里安装第一批探测器;第二阶段是,建造高新探测器,从2014年年底开始安装,于2015年秋启动前期科研活动。第一阶段将证明实验的前景,在不违背物理学原理的前提下“有可能”探测到引力波。(第一代探测器证明这项技术确实是可行的,但是没有探测到引力波。)在第二阶段,随着高新探测器的建成,引力波探测取得成功的“可能性会增加”。(我们翘首以待。)巴里什说道:“作为科学家,你的工作就是探索未知。作为实验人员,你的工作就是努力实现实验目标。上天可能会大发慈悲,也可能将你拒之门外……我们就是这样推动科学进步的。”
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1700936631 2005年,巴里什改任国际直线对撞机项目的负责人,杰伊·马克斯成为新一任LIGO项目负责人。杰伊面临的任务是为汉福德天文台和利文斯顿天文台的高新探测器寻找升级所需的资金。第一代探测器、研发费用、高新探测器升级,再加上运行开支,总金额约为10亿美元。
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1700936633 现在,杰伊·马克斯在项目组担任顾问,每周都会与自2011年起担任LIGO项目负责人的戴维·瑞兹共进午餐。瑞兹的性格安静随和、待人友善,他至今仍然对修修补补、钻研科学以及做实验这些有趣的事情有独钟。巴里·巴里什、杰伊·马克斯、戴维·瑞兹三个人都是非常优秀的项目负责人,在担任期间都经历了各种各样的挑战。
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1700936635 现在,有1 000多名科研人员和工程师正在不同的岗位上默默奉献,组成了一个跨越国界的团队。在世界范围内,还有一些与LIGO项目相似但是能力稍弱的探测器。一个主要由意大利人和法国人组成的团队建造了一个规模较小的天文台,即Virgo天文台。德国境内有引力波探测器研发设施。日本正在独立开展一些实验(TAMA项目及近期开始的KAGRA项目)。印度正在计划建造第三座LIGO天文台,但这个项目遇到了一些不同寻常的挑战——科研文化冲突与地缘政治障碍。由此可以看出,全世界的科学家正在开展一个规模宏大的合作项目,这是一项大科学研究。在遍布全球的探测器网络中,LIGO牢牢地占据了霸主地位。
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1700936637 所有人都在勤奋工作,希望尽早安装、校准、升级并运行高新LIGO探测器。在怀旧、感伤和十进制数字系统的共同作用下,所有人都把目光投向一个最后期限——爱因斯坦引力波论文发表100周年纪念日。
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1700936639 雷纳说道:“如果希望在2016年之前完成一次探测,我们就必须夜以继日地工作。我认为制定这个目标是非常必要的,因为我希望达成这个目标,为爱因斯坦引力波论文发表100周年献礼。我们必须在爱因斯坦发表论文100周年纪念日到来之前完成一次探测。
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1700936641 “一次成功的探测,将为这一切画上一个圆满的句号。”
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