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在漫长的一天快要结束时,人们往往喜欢讨论实验中遇到的具体问题,比如噪声。在任何科学实验中,噪声都是一个绝对需要关注的大问题,引力波实验也不例外。但是,之所以使用噪声这个名词,与引力波是一种声音这个概念没有关系。噪声是指所有探测器搜索目标信号时出现的错误。在引力波实验中,噪声可能有两个含义:一是指你必须容忍的错误,代表精确度方面的不足;二是指某种声音。在“菲格罗亚大街上的小屋”里与朋友交谈,你会听到嘈杂的背景声,还能听到朋友的说话声。我想要接收的信号是朋友的说话声,但是她的声音淹没在巨大的音乐声中。人们精心编写出各种算法,以消除那些可预见的噪声,例如上述例子中的音乐声。但是,摒除其他人的说话声,只留下我们希望听到的声音,这是一个难度很大的任务。探测器探测到的引力波的声音可能比背景噪声弱,引力波声音的峰值水平甚至也比不上那些喧嚣声,数据分析师的任务就是在铺天盖地的噪声中,把这些目标声音找出来。
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如果引力波记录指向天空中的某个明亮的光源,就可以补充我们既有的证据,这比单独的录音证据更有说服力。我们可能需要提供多个“信使”送来的信息,才能让奥斯特里克等怀疑论者心服口服。
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项目组不断地迎来又送走一批批更年轻的科研人员。虽然每个人都有自己的追求,但他们更多的是把自己看作这个庞大机器的组成部分。LIGO项目的两个场地都已经完成了高级反射镜、激光器和隔震系统的安装工作。接下来,就会进入试运行阶段,也就是说,所有安装好的子系统同时启动,成为一台可以正常工作的整机。利文斯顿的探测器已经处于锁定状态,就在几天前,汉福德的探测器也进入了锁定状态。几周以来,所有人轮流上阵,每名实验人员的合作对象都不固定,因此没有一个人受到表扬。现在,在他们的努力下,不久前安装好的这套高新机器进入了操作模式。我有时会在夜间查看他们的工作日志。一天晚上,一条在凌晨4:23记录的日志让我辗转反侧,难以入睡。“机器再一次进入了锁定状态,在这40秒钟的时间里,所有信号似乎都比昨晚稳定。”有的日志记录的是他们遭遇的挫折:“今天的情况十分不好,机器无法进入锁定状态。”接着,几天后记录于凌晨5:24的一条日志说:“机器进入锁定状态已经有一个多小时了,CARM(回旋自谐振脉塞)和DARM(机器臂)分别受到了数字式REFL91和ASAIR 45Q的控制,因此探测器的周期发生了一个33 W/W(质量比)的增益……这意味着探测器的清晰度大约是94%。”为了更好地理解它,我查阅了缩略词语表,但在当时,一看到这条日志,我立刻产生了一种愉悦的感觉。探测器进入了锁定状态,灵敏度也非常好(尽管还没达到要求)。
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第二天上午,很多人对这条日志进行了评论,向致力于机器组装工作的科研人员们表示祝贺和感谢。雷纳留言说:“第一个噪声谱!干得漂亮!”从第一次进入锁定状态开始,第一代LIGO探测器花了近4年时间进行调试,才实现了灵敏度设计目标。高新LIGO探测器的进展似乎快得多。那晚,我听说他们计划在接下来的6个月时间里,竭尽全力改进探测器的灵敏度,使它可以分辨微弱的回声。接下来,在2015年9月,他们就会开始第一次科学运行。到那时,探测器需要在几个星期内一直保持锁定状态。他们的目标是探测出4 000米长度上发生的原子核直径千分之一的变化。现任项目负责人戴维·瑞兹在日志上留言:“太棒了!为所有人颁发噪声捕捉从业资格证书!”
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在参加“小屋”聚会的科研人员中,很多人经常要到控制室、激光与真空设备区,从事编写控制系统编码、检测反射镜涂层、焊接电器元件等工作。他们来到加州理工学院,可能是短期访问,也可能准备定居下来。我们坐在桌边,天南海北地闲聊。谈话的主题不定,我们相互开玩笑逗趣,还不时冒出一两个专业术语。
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午夜时分,最后一杯酒也喝完了,我们来到空荡荡的大街上。大家抬起胳膊,东南西北乱指一气,随后有人走向人行道,有人朝街对面走去。回到简陋的住处后,我们或者分享一张学生床,或者睡到朋友的沙发上。酒吧的喧嚣声还在耳边萦绕,幸运的是,持续时间不是很长。
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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16章 与时间赛跑
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The Race Is On
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罗克斯·沃格特后来说道:“他们肯定会探测到引力波,这是毫无疑问的。但是,这项成果不再属于我,我只能从报纸上读到相关报道。
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“我没有遗憾……伤口已经愈合了。对于我来说,这是陈年往事。我现在从事国家安全方面的工作……非常自由,不用受领导的管束。我并不是在为政府打工,向华盛顿的行政部门汇报情况时,我甚至可以说那些将军都不敢说的话……我直言不讳,是因为我有这样做的自由……对于一个85岁的老人来说,这样的工作真是太棒了。
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“加州理工学院是我的家,与我有千丝万缕的联系。它就是我的家,我的故乡。现在,有人说我已经不是加州理工学院的一员了……我遭遇过很多挫折,但是每一次,生活都会以这样或那样的方式给予我补偿。当时,我要么辞职,要么被辞退,要么……我真的非常痛苦,非常难过……然而,总有人站出来,帮我摆脱困境。我实在是太幸运了。
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“我支持核裁军,但我的工作之一是核武器研究。只要我们的国家和我们的世界真的想要核裁军,我就能处理好这两者之间的关系……我们过去反对极权主义……我从不提倡零核世界……我一直提倡的是保有少量核武器。由于人们相互之间缺乏信任,所以不可能实现零核世界……但是,如果把核武器的数量减到很少的程度,就不会对地球安全构成威胁。现在,只要4 000枚核弹,就可以把地球变成不毛之地。我担心那些疯狂的家伙真的有可能发动核战争,但是,如果他们的核弹数量没有达到4 000枚,而是只有2 400枚,他们就只能毁灭一座城市。尽管这种情况也不是很好,但至少不会毁灭地球。如果他们有4 000枚核弹,地球就将毁于一旦,我希望阻止这种情况发生。作为业内人士,我可以发挥更大的作用。所有人都知道我反对核武器,这是我的信仰。”
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两个月之前,由于健康问题,沃格特临时取消了与我的会面。有传言说他在阿富汗遭到了武力袭击。由于他从事的是核武器研究,因此他成为敌人的报复对象。他在袭击中受伤,做了几次手术,但效果都不是很好。他的健康问题好像与嵴柱有关,不知道是不是骨折。
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“我要感谢这个国家。这个国家对我一直很好,比我的出生国对我好多了。”
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我们站在LIGO总部大楼外道别,但话总说不完,腿都站酸了。从大楼陈旧的木门走出来的人都会仔细打量我们。LIGO项目的科研人员向我们挥手致意,但都一言不发,视线从沃格特身上扫过。沃格特希望找到倾诉对象,谈一谈他的研究及初衷,谈一谈他对这个国家的担忧之情。他不需要我的肯定或者赞同,我也不想发表对裁军与阿富汗局势的看法,因为这些话题与本书无关。他说的每一句话都经过深思熟虑,连续几个小时的交谈让我快喘不过气了。对于这个饱受争议的人,我不下任何结论。即使他的政治观点与我不同,我也不发表任何意见。(对于我来说,这或许是一次不寻常的经历。)后来我猜想,美国国家科学基金会的人之所以看了我发给他们的电子邮件,是不是因为我和沃格特的这次会面呢?显然,这个问题无法考证。
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沃格特从LIGO科学合作组织辞职(他可能认为自己是被辞退了)之前,他还在另外一个岗位上工作了几年。巴里什没有拒绝他的辞职申请,他说:“他不可能担任非领导职务的。设身处地地说,我也不愿意。”雷纳希望可以和解,他打算把沃格特安排到两个天文台中的一个去工作,以此对他做出的贡献表示感谢,也想翻过这复杂曲折的一页。
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我和雷纳在汉福德天文台附近的一家饭店共进晚餐。包厢不小,足够容纳6个人。吃饭时,雷纳回忆起他最后一次看到罗纳德·德雷弗的情景。为了化干戈为玉帛,巴里什在接任项目负责人一职后,废除了所有对罗纳德的禁令,并鼓励罗纳德参与更广泛的LIGO项目。于是,罗纳德加入了LIGO科学合作组织。他开始出席各种会议,还不断地思考如何结合自己的实验室工作为LIGO项目做贡献。通常情况下,他都不发表意见,只是默默地观察,没有任何敌意,仿佛和朋友们出门游玩一般。
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2008年春,雷纳在帕萨迪纳出席LIGO科学合作组织的一个会议时,发现罗纳德没有到场。听说大家近期都没见过罗纳德之后,他不禁有点儿担心。心神不宁的雷纳来到罗纳德在加州理工学院的公寓。门开了之后,雷纳看到的是满房间的书和乱糟糟的衣服。走进去之后,他们好不容易找到一小块可以坐下来的地方。罗纳德坐在一把安乐椅上,雷纳则坐在一把硬椅子上面。不知道为什么,雷纳对我讲述了这些细节。同往常一样,他们开始聊LIGO。雷纳告诉罗纳德,一位从苏格兰来的同事的健康状况出了问题。在谈话进行了一个小时之后,罗纳德又一次问起这位从苏格兰来的同事,在听说他的健康状况之后,开始为他担心起来,仿佛他是第一次听说这个坏消息。这让雷纳担心起罗纳德的身体。
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在发现罗纳德头脑煳涂、健忘之后,雷纳建议他去看医生,但是罗纳德拒绝了,说医疗费用太贵了。这让雷纳十分担心,他说:“这个家伙在美国举目无亲。他一直没有结婚,也没有朋友。他一个人待在乱糟糟的公寓里,也不去上班。”
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戈德莱希也向我讲述了他最后一次看到罗纳德·德雷弗的情景:“最后,我只好把他送上飞机,让他回到他弟弟的身边。现在,他患上了阿尔茨海默病。”说到最后,他的声音变得非常小,不知道是因为要告诉我这个消息,还是因为遗憾。“我帮他买好机票,和他一起上了飞机,把他送到约翰·肯尼迪机场,然后再把他送上飞往他弟弟家的飞机。真让人难过啊!”
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1997年,有人请罗纳德谈谈他对LIGO的看法(当时,全尺寸探测器还没有建成)。罗纳德说,人们可能持两种观点:要么认为LIGO是一个巨大的成功,要么认为它纯属浪费金钱。
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在“罗纳德事件”的整个过程中,基普与罗纳德一直保持着一种友好但却比较紧张的关系。他对罗纳德技术能力的尊重从未改变。(雷纳告诉我一件非常有代表性的事情。一次,基普正在完成一个复杂冗长的计算,他绞尽脑汁地算了几页纸,而罗纳德轻轻松松就给出了一种图示解法。罗纳德不懂规范的数学运算,但是他可以通过图形找到答案,这给基普留下了非常深刻的印象。)罗纳德经常参加基普组织的团队会议,直到他的健康状况出现问题。尽管这么多年来,基普和罗纳德冲突不断,但是他觉得自己同所有人的关系都不错。他不经常待在校园里,罗克斯·沃格特同样如此,但是他们偶尔会不期而遇。在走廊中遇见时,他们还会停下脚步,热情地聊天。
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基普一直期盼LIGO项目可以获得成功。回想几十年来遇到的技术难题、各种突如其来的政治及心理障碍,他仍然觉得不可思议。他一直对未来的成功心存疑虑,但他对艰苦的程度还是估计不足。这些实验人员显然让他感到自豪,这种盛况空前的技术合作(即使算不上一次科学合作)让他容光焕发、赞叹不已。早在40多年前,他就已经预见到了这一幕。多年来,为了确定噪声源的数量,基普和学生们投入了大量时间。他还参与了探测器建造的具体工作,通过分析激光管中的散射光来确定机器的规格。但一直以来,他更擅长、更希望从事的是理论研究,有时还会提出一些猜想。基普认为,他对LIGO最重要的贡献就是“通过与众多同事、学生讨论”并提出了该实验的科学前景。当团队在基普的专业领域内有足够的知识储备,使基普可以脱身去从事引力波声音源的纯理论预测研究的时候,他终于松了一口气。基普还从科学的角度论证了建造高新探测器的必要性,这是他为LIGO做出的最后一个重大贡献。“现在,我变成了一名非常愉快的场外观察员”,每过几个月检查一次最新的灵敏度曲线。他承认自己运气不错,在电影行业开始了他的新事业,为热门电影(比如《星际穿越》)写评论、参与制作,与他的朋友霍金一起出席电影首映式。
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