捕捉引力波背后的故事（之十五）：新世纪的新一代

2000年，天文学家奥斯特里克收到了索恩送来的一箱红葡萄酒：新的世纪没能带来索恩所期望的引力波好消息，他输掉了十九年前的那个赌。当初在国会对投资干涉仪持反对态度的奥斯特里克对正在调试中的干涉仪倒越来越感兴趣，只是还没有服气。索恩这时已经不再乐意打这种有时间限期的赌了。于是奥斯特里克又找了LIGO的另一名科学家打赌：你们在2019年1月1日前还是不会测到引力波。

德瑞福当年的助手、格拉斯哥大学引力波实验室主任休夫在2004年时发现英国一家从事网上博彩的立博（Ladbrokes）公司居然设立了一个引力波的大彩：如果科学家能在2010年以前探测到引力波，赔付率是500比1。好事的休夫觉得机不可失，便投了一注。

正在探测引力波的“内线”科学家下注的消息传开，引来一大批跟风者。立博公司被吓坏了，急忙将赔付率降低到10比1，后来又接着砍到只有6比1。公司发言人后来解释他们曾询问过一些物理学家，百分之八十的人回应是2010年之前不会有可能。休夫却信心满满，觉得可能性已经达到五分之一，甚至对半。


2007年9月22日，汉福德和利文斯顿的数据记录中同时出现了一个微弱的不明信号。通过联网的数据分享，他们发现意大利的Virgo也有着相应的记录。因为那天恰好是秋分，这个信号被命名为“秋分事件”（Equinox Event）。LIGO科学合作组织的科学家们为这个“事件”花了一年多的时间进行细致的数据分析，最终得出结论认为信号太弱，不具统计意义。

三年后，2010年9月16日，又一个信号同时在三个干涉仪中出现。不仅它的强度明显高于噪音，而且其波形与一个黑洞和一个中子星碰撞合并的模拟计算结果相当符合。通过三角定位发现它可能来自大犬星座，因此被称为“大狗事件”（Big Dog Event）。

难道，这就是人们期盼已久的天籁之音吗？

LIGO已有的流程备案立刻被付诸行动。合作组织的科学家们一边对外严格保密，一边各就各位、按部就班地检查数据，逐一排除所有非引力波来源的可能性。即使三个天文台同时发现信号基本上排除了仪器附近的随机影响，还是有很多因素需要排查：那个时刻地球的任何角落发生过地震吗？有没有流星掠过地球或者陨石坠落？数字化后的控制、监测系统使用着大量的计算机程序，会不会软件里出现了“虫子”？

这个繁复的过程延续了半年之久。最后，他们终于确信这是一个真实的信号。于是，又一轮的分工合作展开，集体起草、修改准备向《物理评论快报》（Physical Review Letters）投稿的论文。很快，一切准备就绪。

2011年3月11日，350名科学家、工程师以及其他工作人员济济一堂，聚集在加州理工学院附近的一间会议室里。会场之外还有世界各地电话连线的100多人。他们一起最后一遍审阅定稿的论文，然后投票决定正式投稿。几个人忍不住当场讲话，表达激动的心情。

这时，LIGO主任马克斯（Jay Marx）走上讲台，在众目睽睽下拿出一个他已经独自珍藏了六个多月的信封，当众拆开密封。里面有一个微盘，储存着一个详细的计划书：秘密地在干涉仪系统中人为注入模拟的引力波信号。

与“秋分事件”一样，“大狗事件”其实只是一次演习。

半年多的心血和激情在一瞬间付诸东流的人们既震惊又平静。他们依然打开事先准备好的香槟酒，互相碰杯、祝贺，庆祝了一次“虚假的成功”。

韦斯、索恩、巴里什都是曾经耳闻目睹韦伯那场风波的一代人。他们对韦伯的经历刻骨铭心，内心里觉得干引力波这一行的人都因为他背负着“原罪”，必须异乎寻常地谨慎。在宣布探测到引力波之前，他们只能如履薄冰、战战兢兢地确认信号的真实。因为他们无论如何也经不起再来一次乌龙。

人为地注入假数据（blind injection）的演习是培养这种审慎态度的一个途径。这个计划事先只有主任身边的寥寥几个人知晓，注入过程本身的设计和实施也千方百计地做到滴水不漏。这样，所有的工作人员都被蒙在鼓里，实实在在地经受了一场考验。

马克斯还披露，在“秋分”和“大狗”之外，他们还进行过另外两次注入。结果却都石沉大海，没有被标识为可能的引力波信号。无论是“成功”辨别、处理那两次事件，还是错漏了另外的可能，这都成为LIGO人员宝贵的经验和教训。在那之后，他们又组织了详尽的“复盘”分析，从仪器硬件、软件到数据的采集、识别以及工作人员之间的交流等等每一个环节进行一丝不苟地复查、梳理，从中总结出一整套严格、成文的操作流程，为下一次信号——无论是真的还是假的——的到来做好准备。


马克斯是2006年接任LIGO的主任职务的。2005年，巴里什从加州理工学院的教授位置上退休，同时辞去了LIGO的主任。

经过十一年的努力，巴里什心满意足。他已经完成了挽救LIGO的使命，将她带上了正常运行的轨道。他没有回家养老，而是以“退休教授”（Professor Emeritus）的身份继续从事他喜欢的科研。只是他不再留恋引力波，而是回到他的老本行：美国正在酝酿建造新一代的“国际直线对撞机”（International Linear Collider）。他抓住机会，领衔主持总体设计。与众多的大科学项目类似，这个对撞机现在依然陷在预算的泥潭中。

巴里什离去后，惠特科姆担任了一年的LIGO代理主任，然后由马克斯接手。

当世界进入新世纪时，韦伯“发现”引力波已经过去了三十年。费曼已于1988年去世；他的导师、长寿的惠勒在2008年告别人世。当年被韦伯激发出捕捉引力波热情的那一代人，也陆续走完了他们的学术旅途。

2001年，70岁的韦斯成为“退休教授”。他没有离开心爱的干涉仪，反而把大部分时间花费在汉福德或利文斯顿。他最喜欢的是独自一个人沿着干涉仪的4千米长臂来回行走、巡查。他随身带着工具，像机修工那样不时敲打不锈钢的外壳，倾听着回音。也许在他的想象中，这些回音里隐藏着微妙的引力波旋律。但更多的是，他会在手电筒的灯柱下发现破碎的玻璃、成灾的鼠群以及各种毒虫。它们的尿液腐蚀着不锈钢，留下刺眼的锈斑。LIGO的年轻人都不得不承认，没有人比韦斯走过更长的路，没有人能比他更熟悉干涉仪中每一寸肌肤、每一个角落。

老年的韦斯终于找到了通往黑洞的途径。

及至2008年，韦斯有一次到加州理工学院开会时突然意识到已经很久没见到过德瑞福了。询问之下，当地同事也没有人知道他的情况。

德瑞福被从LIGO项目扫地出门后曾经向学校的学术委员会申诉，试图找个说法，挽回位置，但没有成功。他在加州理工学院有终身教授职位，不会轻易被解雇。学校另外给他提供了科研资金，他也没什么兴趣，明白自己无论再干什么都不可能与这个项目相比。即使在沃格特被解雇、大部分与德瑞福有过节的人离开了之后，惠特科姆依然不允许德瑞福直接参与LIGO。他只能通过公开的学术研讨会关注其进展。

还是巴里什上任后取消了针对德瑞福的“禁令”，鼓励他重新归队。德瑞福成为LIGO科学合作组织一员，也经常出现在各种会议上。只是此时他像是换了一个人，自己静静地旁听，不再参与，更遑论惹是生非。这样，没人注意到后来他就没有再现过身了。

韦斯自己寻找到德瑞福在校园里租住的小公寓，发现里面一片狼藉，堆满了书籍资料和衣物，基本上没有家具。几句交谈后，韦斯意识到德瑞福表现出明显的老年健忘症。

德瑞福在1980年代离开苏格兰故乡，只身来到美国加州。他心目中只有引力波事业，二十多年只生活在实验室，没有交过朋友，更没有结婚，一直是孤身一人。自从被他心爱的事业抛弃后，他的个人生活更是每况愈下，以至于无力自理竟也不为人知。

无奈，加州理工学院的一位教授设法联系上德瑞福老家的哥哥，然后陪同德瑞福从洛杉矶飞到纽约，直到把他送上回格拉斯哥的飞机。


沃格特被迫离开LIGO之后也进入了退休年华。他对加州理工学院、对美国这个他自己选择的国度的爱丝毫没有因为这段经历而减弱。他离开科研领域，干起了独立咨询，为美国政府提供国家安全、核裁军等专业服务。即使是在85岁的高龄，他依然深入阿富汗前线，并曾遭遇伏击受伤。他乐此不疲，虽然他的工作属于保密范畴，不为外人所知悉。

索恩是在2009年退休的。他选择的却是一个不同凡响的退休生涯。

早在1984年，康奈尔大学天文学家、著名科普作家萨根（Carl Sagan）在创作科幻小说《超时空接触》（Contact）时，对自己设计的女主人公堕入黑洞而穿越超空间的情节没有把握。他找到好友索恩，请这位引力大师为他把关。

索恩当即否定了通过黑洞穿越的可能性。他受到故事情节的启发，意识到广义相对论中有“虫洞”（wormhole）——早在1930年代，爱因斯坦和罗森便发表了这方面的第一篇论文，当时被称为“爱因斯坦—罗森桥”——可以借之穿越时空。还在与家人一起度假的时候，索恩便推导出虫洞旅行的数学方程。于是，萨根修改后的科幻有了更扎实的科学后盾。索恩也得以发表一系列学术论文，重新点燃了学术界对虫洞的兴趣。

这一番合作令索恩重温自己幼小时沉迷于阿西莫夫等人的科普书的美好时光。他开始自己创作科普作品，于1994年发表了《黑洞与时间扭曲》（Black Holes and Time Warps）。退休以后，他便专注于写书，还有……拍电影。

当初萨根还顺带给离婚不久的索恩介绍了《纽约时报》编辑奥斯特（Lynda Obst）。他俩约会了几次，没能擦出爱情火花，倒真的成了多年的好朋友。奥斯特参与了《超时空接触》改编成电影的过程，后来摇身一变，成为好莱坞电影制片人。十多年后，她又找到索恩，希望合作一部虫洞旅行的新电影。两人花了几个月的时间写出故事梗概，然后由诺兰兄弟（Jonathan Nolan、Christopher Nolan）分别编剧、导演，最终成为2014年的大片《星际穿越》（Interstellar）。

《星际穿越》不仅获得票房上的巨大成功，还成为科学、娱乐界携手合作绝无仅有的奇葩：索恩担任影片的执行制片人，还负责科学背景。他自始至终坚持电影中的科学成分必须真实、准确，不得随意“艺术发挥”。大导演诺兰想增加一个超光速旅行的情节，索恩坚决反对。争执了两个星期后，诺兰不得不放弃。

索恩在准备拍摄《星际穿越》一个场景中写满数学公式的黑板，旁边是影片中的演员查斯坦（Jessica Chastain）。

电影里所有高科技效果都来自根据索恩提供的数学方程用超级计算机产生的模拟图像，这与LIGO项目中模拟不同星体的碰撞研究其实没有多大区别。的确，电影发行后，索恩又与负责特技的几位艺术家合作了两篇如何将黑洞、虫洞等抽象概念视觉化的论文，分别发表在同行评议的正式学术期刊上。索恩自己也出版了科普新作《星际穿越中的科学》（The Science of Interstellar）。

正牌物理教授成为好莱坞电影制片人；好莱坞艺人在物理期刊上发表学术论文。如此壮举，的确是前无古人，不知道会不会后无来者。


2011年，初级版的iLIGO完成了历史使命，关机下线。在之前的十来年里，工作人员理清了各种环境噪音的来源、特征和影响，摸索出了一整套调试、操作仪器和处理数据的程序。虽然没有能见证到真正的引力波，他们在不知情的演习过程中的表现得到了一致的好评。

新一代干涉仪——aLIGO——这时也已经在实验室中“孵化”完毕。崭新的激光器、匪夷所思的四级悬摆“主动隔离”系统已经来到，跃跃欲试地准备大显身手。随着仪器的更新换代，马克斯也离任了，将LIGO主任职位传给刚刚50岁的赖茨（David Reitze）。

与大型高能粒子加速器类似，激光干涉仪的日常运作没有什么物理、科学内容，而“只是工程”，包括冗繁、细致的仪器调试，没日没夜的监控、记录，无休无止的数据分析、软件修改……从事这些工作的是新一代的年轻人。他们大多是博士后或研究生，来这里只是工作两三年，或者完成学位论文，或者另谋高就。LIGO是铁打的营盘流水的兵。

他们来自世界各地，操着各式各样的口音。他们大多是70后、80后甚至90后，最多只是听说过韦伯——那个悲剧故事对他们来说只是遥远的历史。这些年青人兢兢业业、一丝不苟。他们没有韦斯们那种“原罪”的精神负担，但承继了他们严格、精准的科学态度和程序化管理。他们阳光向上，乐观地期待着引力波在他们的眼前出现。

LIGO的这场脱胎换骨需要四五年时间。意大利的Virgo也选择与LIGO同步升级。因为他们在臂长上自愧不如，便在悬镜系统上下了更大的功夫，以求接近后者的灵敏度。

在这寂静的四五年里，地球上的三大干涉仪都下了线，只有小字号的GEO600还在孤独地聆听着遥远的太空。谁也没有、也不会指望GEO600可能独自探测到引力波信号。但作为科学前沿的探索者，LIGO的人们也时不时会不由自主地心有戚戚：在这漫长的等待中，会不会从哪里突然冒出什么人来抢占他们的风头？


（待续）

科普

捕捉引力波背后的故事（之十三）：挑战前所未有的灵敏度

在十来年的内斗中一直是旁观者的布拉金斯基觉得韦斯、索恩、德瑞福从一开始就犯了一个致命的战略错误：他们都以为激光干涉仪是一个整体，必须齐心协力地研制。在他看来干涉仪实际上有两个可以分开的部分：一个是挂好反射镜，让它既能随引力波荡动又不受周围环境的影响；另一个则是设计出激光测量系统，能够灵敏地察觉到反射镜的动静。

其实，这就是费曼当年在他所谓的“粘珠论”中指出的，测量引力波需要两个既联袂又分离的东西：“珠子”（反射镜）和“棍子”（激光测量系统）。

如果三驾马车当时有这个眼光——如果德瑞福不是那么坚持独揽全局——麻省理工学院与加州理工学院两个团队完全可以一个做珠子一个做棍子。这样的各自为战反而有可能避免因为个人性格冲突所带来的那一系列近乎你死我活的矛盾。


与沃格特不同，巴里什不是单枪匹马来到LIGO。他知道现有的团队存在着太多的人事纠缠，需要改换一个面貌。上任伊始，他便把多年的好友、超级对撞机项目上的合作伙伴桑德斯（Gary Sanders）请来做副手。两人抓住超级对撞机被撤销的契机，招聘了一批突然失去项目被闲置的人才。他们里面既有各方面的技术骨干，更多的倒是具备大科学工程管理经验的能手。他们不只是来增援的大军，更像是来接管的后续部队。

他们发现很多依然停留在大学实验室小作坊模式、缺乏应有合作的习惯。重要的控制电路设计还是以传统的模拟电路（analog circuit）为主，没有采用更先进的数字化电路。更离谱的是，这些模拟电路的设计、调试常常只由一两个深谙此道的老手负责，旁人无从染指。经历过德瑞福、沃格特的两次大折腾，他们中一些人有如惊弓之鸟，为了自保居然会把技术资料牢牢地锁在文件柜里，密不示人。

巴里什为人随和，不会像沃格特那样经常粗暴发火。但作为负责人他知道制定规范、统一标准的重要性。他立即杜绝了个人保密、私营的做法，建立起所有的技术设计都必须在项目内公开讨论、评议，形成文字记录的制度。同时，电路设计也全面开始了从模拟到数字化的升级。

干涉仪中作为棍子的那一半最关键的是激光器。巴里什注意到他们用的还是1980年代最先进的氩离子（argon ion）气体激光，却没再能跟上时代的步伐。1990年代以来，功率更高、频率更稳定的固体激光器已经异军突起，取代了气体激光的地位。然而，更换激光光源对于整个干涉仪来说是一个犹如脱胎换骨的大手术。固体（Nd:YAG）激光器的光波长在近红外波段，不是原来用的可见光。因此，所有与光束接触的镜面、仪器表面的镀膜都需要重新设计、更换和调试。这个过程中整个干涉仪必须下线、停工大半年。持续处于预算拨款岌岌而危之压力下的沃格特一直没敢冒这个风险，于是激光器的更新便永久性地停滞不前。

新官上任的巴里什几乎立即就下了这个决心。

从可见光转向红外光也给干涉仪复杂的光路调试增加了不小的难度，因为不再能直接用肉眼观察光束的走向。巴里什带来的新团队正好大显身手。他们在加速器试验中早已习惯于对付看不见摸不着的基本粒子流束，精于设计、安置探测器追踪不可见的激光走向。

一时间，LIGO焕然一新，显示出勃勃生机。

自然，不是所有人都能接受、适应这场大刀阔斧的变革。原来追随德瑞福、沃格特的那些年轻人眼看着自己的宝贝被“外人”侵占、接手很是不满。他们一个接一个地选择了离开、另谋他就。从一开始就投入这个事业的“元老”级职员陆续流失了近乎一半。

被废黜的沃格特却依然对项目恋恋不舍，他希望能继续参与。巴里什同意了，让他独自负责一个小组。不过很快巴里什就后悔了这个决定，因为沃格特显然不是一个能在他人手下打工的角色。不久，沃格特也知趣地退出了。

但沃格特过去的学生、与他私人关系最为紧密的惠特科姆选择了留下，成为项目中承前启后不可或缺的桥梁。惠特科姆为人低调、忠厚，几乎能与所有人融洽相处。在巴里什的团队里，他依然如鱼得水，很快成为对干涉仪技术掌握得最全面的大拿。


干涉仪中作为激光测量系统的激光器、分光镜、探测仪等等装置都是费曼的棍子。它们需要异常稳定，不受周围环境以及引力波的影响。因此，所有的仪器都被固定在防震装置上，可以做到“纹丝不动”。

为了避免空气分子对激光的散射干扰，激光光束走过的干涉仪4千米长臂是封闭的不锈钢管道。它们有1.2米宽，里面用强大的抽气机抽成真空，压强达到地球大气压的一万亿分之一。这两条长臂因此成为地球上最大体积的极高真空，甚至比地球大气层之外的太空还更“空”几倍（因为有宇宙射线和其它粒子的存在，太空并不是完全的真空）。

如果说这些都还不难做到的话，干涉仪的另一半——作为“粘珠”的反射镜如何悬挂则是最为严峻的挑战。

费曼那时候说得很简单：珠子和棍子之间可以“自由运动”，或者“稍微有点摩擦阻力”，便可以通过它们之间的相对运动和摩擦生热知道引力波带来了能量。他之所以能够如此轻松潇洒，是因为他是理论物理学家：他只需要嘴皮功夫的“假想实验”，不用去纠结背后的实际困难。

钓鱼的人把装上诱饵的鱼钩沉入水下时，他们看不见鱼儿的动静。于是他们在鱼线上拴上一个浮漂露在水面，在鱼线被拉扯时会抖动，告知渔翁有鱼咬钩了。费曼的珠子就如同这样一个浮漂，用来标识引力波的到来。

在鱼咬钩之前，水面风平浪静，浮漂随波荡漾，没有什么动静。鱼咬钩是一个剧烈的动作，非常容易辨别。费曼的珠子却恰恰相反。

无论有没有引力波，地球上的“珠子”都时刻会随着大到地震、小到附近有汽车来往、大风从坡上吹过等随机事件在“抖动”着。而引力波来到时，它的效果却微不足道，只是10^-22量级上的小微扰。这如同是在大鱼与鱼线激烈拼搏时观看浮漂的运动，试图从中辨识出平静水面的细微荡漾——还要再难上千亿倍。

当年韦伯正是因为没能完整地辨识、剔除环境影响才误报了对引力波的成功探测，因此陷入职业困境，近乎身败名裂。

韦斯、德瑞福、布拉金斯基等人是实验物理学家，他们不能像费曼那样大言不惭，而必须把假想变成现实。为了不重蹈韦伯的覆辙，他们就只能面对这个实际的挑战：如何设计好棍子与珠子之间既分离又耦合的关系，使得他们既能隔绝环境影响又能灵敏地感触到引力波那10^-22的微颤？


在各国的同行们都放弃了韦伯棒转向干涉仪之后，布拉金斯基在莫斯科大学还一直倾力于他自己设计的改进版韦伯棒。直到1980年代后期，他在访问加州理工学院时亲眼看到德瑞福在40米干涉仪上已经达到的灵敏度时才领悟到韦伯棒已经不再有竞争的资格。他回到莫斯科后就不由分说地宣布改弦更张，放弃韦伯棒而转为利用他们的经验协助索恩仔细检查、梳理干涉仪设计的诸种细节，发现了好几个当时尚未被察觉的环境影响源。好朋友索恩无比感激，赞誉布拉金斯基为“LIGO的良心”。

1991年，苏联在经历一系列动荡之后终于解体。其国民经济陷入崩溃，庞大的科学研究体系也随之分崩离析。学术界一片风声鹤唳，从一流的大师到博士后、研究生均树倒猢狲散，各显神通到西方自谋出路。索恩说服沃格特动用加州理工学院的资金为布拉金斯基实验室提供了一年的紧急援助，然后安排由美国私人的索罗斯（George Soros）基金会接单，保证了这个团队没有溃散，成为LIGO在美国境外的成员。

对精密测量浸淫极深的布拉金斯基便领衔负责悬挂镜子。

在韦斯之前，两个苏联人以及韦伯和他的博士后伏华德都曾提出过用激光干涉仪探测引力波的想法，伏华德还制作过一个样机。但韦斯是第一个提出用悬挂起来的镜子——作为费曼的粘珠——来显示引力波。他的想法是基于悬摆的特性。

用一根细绳拴上一个重物吊着，就是一个悬摆。如果提着绳子的手慢慢地横向移动，重物会随着手平移。但是如果手是很快地左右晃动，下面的重物却只会轻微地抖动，并不完全跟随手的动作。这样悬摆就隔离了重物与手之间的运动。把干涉仪的镜子悬挂起来，镜子（珠子）与悬挂的支架（棍子）便有了分离。

初期的干涉仪（iLIGO）便是这样一个简单的悬挂装置。那个镜子重11千克，用金属丝直接吊起。

韦斯在演示激光干涉仪中挂反射镜的悬摆原理。

悬摆的隔离效果与重物的重量有密切关系。下面挂的东西越重效果越好。而如果在已经悬吊着的重物之下再吊上另一个重物，则会有更明显的效果：如果中间的重物还会因手的动作而抖动的话，最下面的重物几乎毫无反应。

增强版干涉仪（aLIGO）在这些方面做了大幅度的改进：镜子变大了许多：直径34厘米，厚20厘米，重达40千克。除了增加稳定性之外，镜子——在干涉仪中也被称作实验质量（test mass）——越重，自身的惯性也越强，在激光照射下因为光子的动量而被推动的影响也越小。

新的镜子更是用多达四层的悬摆装置逐层悬挂，最底下直接吊着这个镜子的悬摆用的是直径只有0.4毫米的熔融石英（fused silica）丝。这是所能找到的最纤细而又能够承重的“细绳”。

iLIGO（左上小图）和aLIGO（大图）悬挂镜子方式的比较。

四级悬摆的结构不仅大大增强了对镜子与支架之间的运动耦合的隔绝，还提供了人为控制镜子位置的可能。这些悬架中植入了一些非常灵敏的控制设备，可以“反制”悬架本身的运动。无论是因为环境影响还是引力波，镜子的移动立即会被激光干涉信号探知。这个信号反馈进入控制电路，启动相应的电机，“第一时间”抵消干扰而保持镜子的位置不动。

这个利用负反馈保持镜子恒定的“主动隔离”（active isolation）与我们日常能用到的消噪耳机是同一个原理。这样，镜子可以始终“锁定”（lock）在同一个位置，正好满足德瑞福设计的法布里—珀罗谐振腔的要求：光源和镜子之间的距离保持恒定，也就是保持其中的激光处于谐振状态。而镜子的位置锁定后，它的“运动”可以通过记录反馈、控制电路中的电流而得知。

aLIGO的反射镜本身也是一整块非常纯的熔融石英。与金属或其它材料相比，这种玻璃的自身分子活性非常低，基本上没有热运动。无论是作为镜子还是细绳，都不会自己产生扰动、变形。

两个熔融石英制作的LIGO反射镜。

反射镜的表面涂有十几层专门为固体激光器的红外激光设计的薄膜。涂膜后的镜子表面光滑到纳米级，能够把到来的激光几乎全部反射回去。其实在这里，“几乎全部”是远远不够的。LIGO的反射镜达到的标准是每3百30万个光子中，只有一个光子会被镜子吸收，其余全被反射。

LIGO工作人员在检查涂膜后的反射镜镜面。

那么，那3百30万分之一的“幸运”光子被吸收是不是就可以被忽略了呢？非也。在10^-22的精度要求下，再细微的瑕疵也一个不能放过。反射镜吸收了光子的能量会造成表面的细微变形。于是，除了主激光之外，还专门设计了另外的二氧化碳激光以精确调制的光束同时照射反射镜其它部位，以保证反射镜受力、受热的均衡，不带来意外的惊讶。

类似的例子还有很多很多。真实落成的激光干涉仪虽然在架构上仍然与韦斯当年的设计草图基本一致，其实际的光路、控制电路等等却是远远复杂得多。这是一个集当代最新、最高级的精细技术之大成的杰作。

为了实现前所未有的灵敏度，LIGO的科学工匠们事无巨细、精益求精，已经是无所不用其极。


（待续）

科普

捕捉引力波背后的故事（之十一）：起死回生的接盘侠巴里什

1994年初，LIGO面临着生死存亡危机。韦斯、德瑞福、索恩组成的三驾马车早因为德瑞福被驱逐而散架，他们的车夫沃格特这时也被抛弃。虎视眈眈的国会正在寻找各种理由削减、甚至随时可能完全砍掉项目的预算。国家科学基金会则因为项目本身的管理混乱冻结了大部拨款。这一般就是他们资助的项目被判死刑之前奏，很少能有再度复活的先例。

加州理工学院自然不甘心。他们又一次需要找到一个足以力挽狂澜的领头人，而他们也再一次有着瞌睡遇见枕头的好运气：因为国会撤销了超级对撞机项目，大批高能物理的佼佼者突然失去了职业生机，正在茫然赋闲、另找出路。他们虽然专业上与引力波不那么搭界，却都是操持大科学、大项目的行家里手。而他们之中便有自己校内的巴里什（Barry Barish）。


巴里什的祖父母辈都是从东欧逃到美国的犹太人，在美国中西部内布拉斯加州定居。他的父母都在那里出生、长大、相遇。母亲中学毕业时得到内布拉斯加大学录取和奖学金，可她保守的父母坚持家族传统禁止女性上大学。她后来离家出走，早早地结婚生子。巴里什的父亲则因为自己的父亲早逝，从中学起就不得不辍学养家。因此他们俩都没能受到大学教育，因为这番经历和犹太人传统，他们一直重视子女教育，将大学梦寄托在年幼的巴里什身上。

巴里什自己从小喜欢读小说，梦想的是成为一个伟大的作家。中学时读了经典小说《白鲸记》（Moby-Dick）后，他却被其中极其详尽地描述鲸鱼生理结构的长长一章内容给镇住了。由此他幡然醒悟：既然写小说也需要掌握这么多科学知识，那还不如干脆去学理工科。

巴里什八九岁时就随家庭离开了中西部，搬到加州洛杉矶，在阳光海滩边长大。这时他最希望的是能进附近的加州理工学院。不巧的是他中学是春季毕业，加州理工学院却只在秋季招收新生入学。他只好先去了位于伯克利的加州大学，打算在那里先混半年。不料他却又很快爱上了那个校园，打消了转学的念头。

他开始上的是比较实用、有职业前途的工科专业，但发现处处不如意：上绘图课因为没有一丝不苟而被责备、上化学课因为擦洗试管不够干净被扣分、上测绘课因为扛着怪怪的测量仪器满校园跑被嘲笑……终于，他受够了，稀里糊涂地找到了物理系，一个不需要整天“刷盘子、扛大活”的清净专业。

那是1950年代，劳伦斯（Ernest Lawrence）正在伯克利发明他的粒子回旋加速器。还是大学本科的巴里什喜欢没事就溜进他的实验室观察，自己学会了操作那个古怪的新大家伙。在他自己还没有完全弄明白怎么回事时，他参与设计、操作的加速器在1955年发现了“反质子”（antiproton），后来赢得1959年诺贝尔奖。

1957年巴里什大学毕业时，伯克利还有政策不招收本校毕业生上研究生，以避免所谓的“近亲繁殖”。他申请了加州理工学院，顺利被录取。不料伯克利这时变了卦，又决定要留下包括他在内的少数几个优秀学生。于是他再度舍弃加州理工学院，留在了伯克利。

他不是一个循规蹈矩的研究生。与本科时一样，他总是在回旋加速器实验室自己折腾，想独立做科研，甚至拒绝找教授做导师。系主任对他无可奈何，“自荐”当了他名义上的导师，签字认可他自行其是。

1962年巴里什获得了博士学位。为了不与新婚妻子分离，他继续留在伯克利做博士后，继续折腾他的加速器。加州理工学院一名年轻教授注意到他的才干，鼓动他加盟加州理工学院。巴里什对这所他两度擦肩而过的学校也依然一往情深，尤其觉得她注重于寻找年轻新人，给他们良好的环境让他们自由发展，不像东部传统名校只喜欢四处挖角、寻求已经事业有成的名人。于是他欣然应聘。到校后，他很快与那里的费曼成了非常好的朋友，两人经常在校园里一起吃午饭、神聊。从来没有什么导师的巴里什后来说费曼是对他人生、事业影响最大的人。

只是巴里什在加州理工学院校园内的时间并不太多，因为学校自己没有加速器。他只能穿梭于有加速器的国家实验室、大学之间，设计、实施自己的试验。随着加速器规模越做越大，他自然地成为与大科学同生共长的新一代物理学家。在其后他的职业生涯中，他在布鲁克海文、费米、斯坦福等实验室之间游刃有余，几乎在美国所有大型加速器上都做过不同课题的试验。

1960年代末，他与几个朋友合作在斯坦福直线加速器中心新落成的加速器上做了第一个试验。折腾了一阵后他觉得没有什么前途自己提前走人了。六个月后，剩下的三个合作者发现了质子内部的夸克结构，后来获得1990年诺贝尔奖。巴里什也因此成为他们终身的玩笑对象。

巴里什自己当然也没闲着。高能物理试验规模大、周期长。这个领域大多数物理学家倾其一生专研于某一两个课题，不断地精益求精。巴里什则有所不同。他兴趣广泛，经常打一枪换一个地方，研究领域包括首次通过中微子碰撞测量到“弱中性流”（weak neutral current）、发现中微子存在质量和“振荡”的证据等等。此外，他还花了十多年时间寻找尚且不确定是否存在的“磁单极”（magnetic monopole）。


1990年代初，超级对撞机事业正是风生水起。这行业的物理学家除了在国会内外为预算拨款吵得不可开交外，他们内部还一直进行着与引力波项目非常类似的龙争虎斗，甚至也有着他们自己的“德瑞福”、“沃格特”——那就是大名鼎鼎的丁肇中（Samuel Ting）。

与德瑞福相似，丁肇中工作勤奋、精于创新，但同时也自以为是、专横跋扈，在同行之间口碑不佳，不被认为是一个具备团队精神的人。不同的是他早在1976年便因为发现“J/ψ介子”获得诺贝尔奖，因此享有着相当高的地位，不像德瑞福那样依然会受制于人。

超级对撞机选定了两个大实验项目，丁肇中负责其中之一。他提出一个7亿5千万美元的预算，并一再拒绝能源部将其缩减到5亿以下的要求。靠着他的名气和组织能力，丁肇中已经在中国、苏联和欧洲几国联系到合作伙伴，自认为可以自行解决短缺的资金，反对能源部插手干预。这个矛盾在审核过程中不断激化，最终导致丁肇中与能源部以及对撞机项目总主持人彻底闹翻，不欢而散。丁肇中自己全身而退，被遗弃的团队只好寻找一个能够收拾残局、挽救实验的能手，当时被选中的众望所归者便是巴里什。

1993年的巴里什。

巴里什很快整合了队伍，从头重新设计、计划，赢得了能源部、超级对撞机领导的认可，保住了这个重头项目。他也因此成为超级对撞机的主要领军人物之一。然而，就在他雄心勃勃准备甩开膀子大干一场时，超级对撞机突然被国会撤销，所有与之相关的项目便都嘎然而止。已经58岁的巴里什迷茫彷徨，只好收拾心情，准备再继续去寻找他的磁单极。


早在1976年索恩向加州理工学院提议开展引力波探测实验时，巴里什就是审查委员会的成员之一。在那之后，他一直作为同事远距离观望着这个项目的进展和混乱。

沃格特被基金会催促得焦头烂额时，还曾找过巴里什求教如何对付。巴里什向沃格特出示了他为自己的对撞机项目按部就班准备的各种材料和报告给沃格特做范本。不料沃格特只是扫了一遍后便嗤之以鼻，反过来教训巴里什不应该如此顺从官僚管理，浪费时间精力做这种没有意义的纸面文章。巴里什只得苦笑。

直到沃格特与基金会彻底闹翻后，加州理工学院临时组建了一个监督委员会处理后事。作为委员会成员，巴里什看到了基金会内部的同行评议报告，才开始深度了解这个项目内部的麻烦。这些报告的主调便是项目已经病入膏肓、无可救药，只能撤销了事。而这时，委员会也几乎一致地推荐、鼓动“赋闲”中的巴里什再一次扮演接盘侠，出马拯救LIGO。

巴里什对探测引力波这个课题本身很是憧憬。他知道，虽然在德瑞福、索恩、韦斯这些引力波领域的人看来，建造激光干涉仪极其复杂、工程浩大，在他这个习惯于在高能粒子试验中修建超大型设备、设计各种精准探测器的行家来说却还只是小巫见大巫，比超级对撞机的规模已经差了一大截子。如果召集起因为超级对撞机而“失业”的团队，他有把握承担这个项目，但问题在于他是否能够收拾起眼前已有的烂摊子。

稳重的巴里什提出给他一个月的时间做一个深度调查。他必须在确信自己能够促使项目成功的条件下才会同意接手。

可是，接下来的一个月里，他却是越来越郁闷。LIGO的问题比他想象的还更严重得多。因为沃格特对官僚的厌恶，他们几乎在1989年提交给基金会的那份申请后就再没有什么系统的文字材料。那之后的五年里，除了在国会争取到拨款，很难知道他们在技术上取得了什么进步。了解内情的是具体的工作人员。他们在经过了德瑞福、沃格特两次大动荡之后噤若寒蝉，各自将资料牢牢地锁在自己的文件柜里，对公开合作十分抵触。

一个月很快过去了，巴里什没能说服自己他能保证项目成功。但他已经没有更多的时间可以斟酌、彷徨，而同时探测引力波的魅力也越来越令他无力自拔。他只好退而求其次，说服自己也“没法证明这个项目就不可能成功”。于是，带着一丝盲目的乐观，他决定走马上任。

1994年2月，LIGO又有了新的主要负责人。


（待续）

科普

捕捉引力波背后的故事（之十）：惊心动魄的外争内斗

1990年，苏联的铁幕开始松动。布拉金斯基第一次被允许携夫人出国访问，两人在加州理工学院待了整整一个夏天，无比喜爱这里的环境。如果不是在莫斯科大学还有教学任务，他们也许会逗留更久。

然而，布拉金斯基也并不完全开心。短短的三个月里，他目睹了两位科学家辞职离开引力波项目。德瑞福的随性、沃格特的专横在激化着小团队的内部矛盾，人人“要脱一层皮”的经历似乎正在上演。

德瑞福热衷于自己埋头不断地、反复地改进、发明实验技巧。对他来说，这是一个永远不可能完成的过程。沃格特则正相反，他认定工程进度的要求不允许没完没了地纠缠于技术细节。于是，德瑞福认为沃格特是外行瞎指挥，沃格特指控德瑞福不具备踏实的科学态度，只是东一榔头西一棒子地瞎蒙（他倒也不得不承认德瑞福经常会蒙对）。为了更有效地管理，沃格特指定惠特科姆担任他的副主任，撇开了韦斯、索恩和德瑞福。

惠特科姆此前因为受不了德瑞福的专横跋扈已经辞职离开了，这时又被沃格特召回。他的主要任务似乎就是协调沃格特与三驾马车的关系，也就是新的婚姻调解员。为了顾全大局，索恩和韦斯都选择了低调，只是倔犟的德瑞福发现自己的处境很不妙。他与沃格特的分歧越来越公开化，发展到在每周例会上吵得不可开交。后来，沃格特开会时不再邀请德瑞福。会议进行时如果德瑞福自己来了，他立刻便起身离去。两人的明争暗斗不仅令团队、基金会头疼，而且逐渐被科技媒体获悉而公开报道，成为不得不解决的重大问题。

1992年7月，加州理工学院作为管理方出面宣布德瑞福不再是引力波项目的成员。如同被解雇的职员，他被禁止进入实验室重地，只能在有人监护下才能去取回自己的私物。紧接着，借着装修的机会，德瑞福办公室门锁被更换、通道被新砌的墙完全堵死。德瑞福眼睁睁地被自己最心爱的事业抛弃，身心俱焚。然而团队内部也鲜有同情他的同事。索恩后悔没能更多地理解他的个性。旁观的韦斯和布拉金斯基则有一致的判断：他自认为莫扎特（Wolfgang Amadeus Mozart）式的天才，却只是一个非常优秀的独奏家，不可能指挥一个乐队。

从此，引力波项目不再有三驾马车。


那几年沃格特焦头烂额，还不只是因为德瑞福。作为项目主任，他的首要任务是赢得国会的拨款。于是他成为职业游说家，几乎每星期都飞往首都华盛顿，在国会求爷爷告奶奶地逐个拜访议员办公室寻求支持。1991年，国会组织了一场听证会，邀请贝尔实验室的物理学家泰森（Tony Tyson）作为项目外的主要证人之一。

泰森也不是外人。他就是当年自制了韦伯棒然后与韦伯直接交换、核对探测数据的合作者之一。当时他为了校准自己的仪器有意注入了一些人为的虚假信号，却赫然发现韦伯把它们当作了他们同时测到引力波的证据。（泰森自己倒是测到过一个真实的信号：在阿拉斯加州进行的一次地下核试验把他的韦伯棒当作地震仪鸣响了。）

已经离开了引力波领域的泰森对干涉仪基本上抱支持态度，只是对高达2亿美元的投资能否得到相应的回报非常怀疑。他在作证时指出该资助申请“过度地高估”了能捕捉到引力波的可能性。为了帮助不懂科学的政客和公众体会到这个机会之渺茫，他形象地描述道：

想象一下绕地球走一千亿圈的距离。当一个很强的引力波到来时，不过是会把这个距离改变不到一根头发丝厚度的程度。我们大概只有零点几秒的时间能测量到这个变化。而我们还没法知道这个短暂、细微的变化是会发生在下个月、明年，还是三十年之后。

此外，泰森还有一个更现实的数据：他咨询了200来位天文学家，其中近170人反对投资这个项目。

当晚，泰森就接到了索恩的电话，他能听出后者很受伤。索恩又给泰森写了一封很详尽的信，引用这些年理论、模拟的结果证明他们并没有“过度高估”测量引力波的可能性。沃格特找到泰森，当面冲他发了火。泰森的电子邮件信箱也被项目内同行的来信挤爆。

三天后，压力山大的泰森向国会提交了一个补充证词，把他原来的话改成一句没有实际意义的“许多人觉得引力波的强度和发生频率在过去曾被高估过”。同时他明确表达了自己支持偶尔用大投资进行高风险科学探索的态度。

无论是1972年的原始论文还是1983年的蓝皮书，韦斯一直把他的干涉仪叫做“引力天线”，意思是这个仪器可以接收到引力波信号。在他们走向大科学之际，他意识到要有一个更引人注目的名称。在英文世界里，好的名字往往只需要有一个朗朗上口的缩写，并不在乎背后的全名。

凑来凑去，韦斯最后决定把他的天线改称为挺绕口的“激光干涉仪引力波天文台”（Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory），因为它有一个响亮的缩写：“LIGO”。

1989年提交的资金申请书封面，题目是《激光干涉仪引力波天文台的建造、运行和相关的研究开发》。

当泰森看到他要去国会为一个“天文台”作证时，自然就想到应该去找天文学家做一个民意测验。

相比于阵容庞大的物理学界，天文学界只是一个小团伙。因为天文观测需要建造、共享大型望远镜和数据，他们内部保持着非常紧密的协作关系，善于抱团取暖。每十年，他们组织专家对本行业未来十年的前景、目标进行全面的审视（Decadal Survey），为各种投资项目、仪器设备进行优先排序，然后井井有条地申请、分配国家科学基金会为他们提供的资金。

在过去二十来年里，尽管引力波曾经是重大新闻，天文学界一直没有把它放在心上。跟着韦伯、韦斯折腾的都是与天文不搭界的物理学家。激光干涉仪在他们的十年规划中从来没有过位置。它最多只在讨论时偶尔被提起过，但随即就因为不现实被否决。

当天文学家们从泰森的调查中知道居然有人在向国会申请2亿美元巨款建造一个他们不知情的“天文台”时都震惊了，绝大多数人自然地投了反对票。曾经与索恩打赌不可能在20世纪内测到引力波的奥斯特里克尤其愤怒。他本来就与泰森一样对索恩依据的数据持很强的怀疑态度，这时更公开谴责他的朋友这一不守规矩、破坏既有程序的不当行为。

当然这些天文学家们更担心的还是资金问题。在这一个项目上集中的大投资即使不把他们自己的小金库掏空，也会严重影响他们将来可能的拨款。如果国会、基金会有这笔大钱，他们的十年规划中还有很多更值得投资的项目可以提前实施，轮不到物理学家越俎代庖。

索恩和沃格特对来自天文界同行的反对和指责觉得很委屈。他们指出这只是“天文台”名字闯的祸：他们的干涉仪与天文学其实没什么关系，是一个“纯物理”项目。他们一再解释在此之前基金会对他们的资助完全都是从物理科目中支出，从来没有动过天文学的那块奶酪。如果国会通过这项拨款，也不会影响此后的天文学资助，因为这是单独的立项——为物理学的立项。

沃格特很清楚，听证会只是一个公关平台，天文学界的意见更不是决定因素，争取议员的关键在于诉诸利益。建造“天文台”有一个可以利用的诱饵是它的选址，无论建在哪里，当地都会因为这笔巨大投资受惠，是议员攫取政绩的好机会。他们先列举了几十个可选择的地点，遍布美国各地，吸引议员的注意、支持。

沃格特最注重的是东北部的缅因州，那里的民主党籍参议员米切尔（George Mitchell）是参议院多数党领袖，一言九鼎。他对这个自己州能受益又深具科学意义的项目非常支持，鼓动缅因州政府发行债券协助，并在国会积极推动议案。1991年底，国会通过了第一年的初期拨款。

可是，当基金会1992年初正式宣布选址结果时，缅因州却榜上无名。虽然基金会坚持其选择完全出自科学上的考量，沃格特却判断这是占据白宫的共和党人暗地里给米切尔使了绊子。无奈，他只好又费尽周折找到选址之一的路易斯安娜州的共和党籍参议员约翰斯顿（J.Bennett Johnston），在他办公室地板上铺开设计图，画起时空线，两人席地而坐出乎意料地畅谈了两个多小时。约翰斯顿被他天花乱坠的图景彻底折服，成为LIGO在国会新的吹鼓手。

1992年，国会有惊无险地通过了LIGO拨款法案。这时正是韦斯原始论文发表的二十年后。

国会议员们也不只是对LIGO斤斤计较，他们同时还面临着更严峻的抉择。

早先已经获得批准的能源部的那个“超导超级对撞机”项目的预算这时已经从原先的40亿美元暴涨到超过110亿，引起轩然大波。国会一再举行听证会，许多物理学家，包括声名显赫的诺贝尔奖获得者，公开作证反对继续投资对撞机。他们的理由与反对干涉仪的天文学家不谋而合：投资太大、时机太早、可能的受益太小；如果把钱砸在这一个高能物理项目上面，其余所有物理学家的资助前景堪忧……

航天局的国际空间站项目也遇到同样的麻烦。他们的预算与对撞机差不多大小，不同的是这时他们已经成功地游说日本、欧洲等参与、分担费用，成为真正的国际项目。对撞机也做了这方面的努力（日本、中国都曾一度同意加入），却效果甚微。

美国这时已经进入严重的经济萧条，捉襟见肘，不再有1980年代那样的雄心勃勃。国会认为这两个大项目最多只能供得起一个。1993年，上任不久的克林顿（Bill Clinton）总统签署议案，撤销了已经花费了20亿美元的超级对撞机项目。一时间，美国高能物理学界风声鹤唳，众多物理学家不得不临时更改科研方向，甚至另谋出路。

当2012年欧洲核子中心宣告成功地探测到希格斯玻色子时，美国人只能仰天长叹。他们当年的梦想这时只剩下在得克萨斯州荒郊野地里挖下的一条巨大的地下深沟和几幢废弃的大楼。

德克萨斯州地下废弃的为超级对撞机挖掘的巨型地道。

在那场震撼之时，没有人注意到在夹缝中存活的只值2亿美元的LIGO。


在成功赢得资助后，沃格特终于觉得自己是LIGO项目的真正主人。骨子里对上级权威的无比憎恨促使他想方设法让基金会靠边站，由他全权管理。在他眼里，基金会只要担负起从国会转账付钱的角色就可以了。为了便于管理，他没有立即扩大团队规模，依然维持着当初十来条枪的小队伍，其中大部分是听话的年轻职员和博士后。他希望这个精悍的团队能够完全服从他一个人的指挥，加班加点、艰苦奋战地完成巨大的使命。

因为德瑞福事件已经开始对沃格特的管理不放心的基金会无法理解他为什么迟迟没有组织起能够管理上亿美金预算的专业办公室，为什么还一直按兵不动，没有及时展开场地建设。他们开始质疑他的领导能力，要求他提交具体的工作方案、定期汇报进展。基金会又一再邀请专家进行评议，他们有些指出沃格特不是合适的领导人，有些更直截了当地提议撤销整个项目。

沃格特这时也已经与刚上任时判若两人。他对基金会的插手深恶痛绝，一再拒绝合作。在一次多方参与的讨论会上，他在基金会一位年轻成员提问时突然勃然大怒，面红耳赤地当堂咆哮。在场的韦斯和惠特科姆不得不全力将他硬拽出会场，他们知道已经无法继续袒护沃格特离谱的行为方式。

1993年底，忧虑重重的基金会冻结了LIGO基建方面的拨款。1994年1月，国会将LIGO的年度预算削减了8百万，项目又一次陷入绝境。加州理工学院再一次没有选择，决定撤销沃格特项目主任的职务。至此他只任职了五年多。

四分之一世纪之后，果真在沃格特手下经历了一场脱胎换骨但还“幸存”的索恩、韦斯不约而同地感叹，真正的奇迹不是我们终于找到了引力波，而在于我们当初居然没把这事彻底搞砸。


（待续）

科普

捕捉引力波背后的故事（之九）：较真的加文和专断的沃格特

1974年在麻省理工学院举行的一次学术会议上当面指责韦伯出示的引力波数据存在学术不端行为，以至于两人差点动手打架的那位科学家是在国际商业机器（IBM）公司服务的加文（Richard Garwin）。加文是一个物理全才，也更是一位神话级的人物。他大学毕业后只用了两年就获得博士学位，导师是大名鼎鼎的费米（Enrico Fermi）。阅人无数的费米对加文的评价直截了当：他是自己一辈子遇见过的唯一的真天才。

博士毕业后，加文每年夏天跟着费米到核武器实验室游荡，那时才23岁的他顺手就帮泰勒（Edward Teller）设计了人类第一枚氢弹。从此他与美国政府、军界结下不解之缘，参与过多个绝密项目，包括最早的间谍卫星和针对苏联攻击的预警、防御体系。IBM对他尤其青睐，费尽心机将他招到旗下担任科技总管，还在合同中写明他作为公司雇员可以用三分之一时间为政府提供无偿咨询服务。加文因此得以自由地穿梭于政界、学界和商界之间，还多次担任总统科学顾问。

在IBM，加文随心所欲地涉足了多个物理基础研究领域，还顺带发明了一系列数据存储硬盘、激光打印机、触摸屏幕等实用设备，可惜公司管理层识人不识货，没能积极推广这些高技术的应用。加文后来也颇为后悔自己当时没有足够的魄力跳出来创业，也许可以改写近代计算机行业的历史。

韦伯宣布探测到引力波后，加文立即在IBM试图重复，当然没有成果。他没有简单地放弃，而是孜孜不倦地展开调查，终于发现了韦伯隐瞒他与合作者核对数据中发生的乌龙事件。他当众与韦伯对质，其后更不依不饶、穷追猛打。这不仅对韦伯个人伤害很大，也给了当时的引力波热潮最致命的一击。

1972年的加文（左）与他的同事James Levine和他们在IBM自制的韦伯棒。

年轻时的加文没有去亲眼观看自己设计的氢弹成功试爆，后来他更走向推动裁减、消灭核武器的立场，一辈子都在做这方面的努力。1980年代，他正忙于带领一个叫做“忧思科学家联盟”（The Union of Concerned Scientists）的组织在抵制、阻止里根总统发起的、绰号为“星球大战”的太空战略防御计划，反对太空武器化。

当他无意中听到引力波探测的项目居然又死灰复燃时不禁大吃一惊，立即找到国家科学基金会要求了解内情。他觉得探测引力波应该还只是一个很遥远的梦想，如果政府准备花费纳税人的上亿美元在这上面豪赌一把，那不能只是少数几个人说了算，至少应该要有更多的科学家了解、参与这个决策。

艾萨克森对加文的多管闲事正是求之不得。


德瑞福全职在加州理工学院上班后并没有改变他的行事方式，依然我行我素。更严重的是，他与韦斯在干涉仪的设计上有了原则性的分歧。

德瑞福坚持干涉仪中激光束经过的那两条长臂必须做成他已经研究很久的超大型法布里—佩罗谐振腔，这样才能保证激光频率的稳定和有足够的光强测量干涉条纹。他在这个基础上又发明了一个怪招：在探测仪前端增添一面镜子，把探测时不需要的光再度反射回那个谐振腔，大大增加了光强。

韦斯对这个奇妙的设计却一直提不起兴趣。谐振腔需要固定光源和反射镜之间的距离，使其恒定是激光波长的整数倍才有效。这样也就不能让反射镜随引力波振动，与迈克尔逊测量两个光路时间差异的原始设计相违。如果采取德瑞福这个设计，韦斯自己十来年依据迈克尔逊经典设计所积累的大批经验便失去了价值。而韦斯的设计也有长处，可以大大降低对激光光源性能的要求。

两人各持己见，不相上下。作为这场被迫的婚姻的职业调解员，索恩显然是非常地不称职。他试图在两人之间斡旋，却既没有足够的实验知识服人，也没有权威一锤定音，只好不了了之。愤怒的德瑞福经常呛索恩，指出当初索恩到苏格兰请他时曾许诺是由他完全主事的，却成了一个言而无信的骗局。索恩无言以对，只能苦笑。

韦斯意识到他们已经完全无法共事，每次讨论都有演变成吵架的危险。他选择了退避三舍，带着自己的队伍躲在麻省理工学院把那个1.5米长的干涉仪扩展到5米，用它来研制一些大型干涉仪所需要的部件。

转眼间两年过去了，三驾马车所承载的引力波项目基本上毫无实质进展。基金会暂停了资助的延续，不得已的艾萨克森已经在认真考虑是否放弃、撤销整个项目。加文的不请自到无异于雪中送炭。他立即请加文组织专家队伍，作为第三方对项目进行全面、彻底的同行审议，以资决策。

1986年秋天，加文邀请了物理学界一批大师级的人物，从诺贝尔奖获得者到各方面专家以及负责过大科学项目的能人等，把他们关在麻省理工学院的一个会议中心整整一个星期，对引力波探测项目进行了全方位的审理。他布置了三大课题：第一，引力波是否存在？第二，引力波能不能被人类测到、激光干涉仪的设计是否可行、是否值得基金会的投资？第三，现有的团队是否能胜任这一任务？

第一个问题很简单。在精确测量到双中子星轨道衰减之后，已经没有什么物理学家还在怀疑引力波的存在。加文自己对第二个问题抱着很强的怀疑态度，但他惊讶地看到专家们也一致地对用激光干涉仪探测到引力波充满了信心，对基金会的计划没有异议。

然而，专家们对现有团队的评价也惊人的一致：不及格。他们看出韦斯、索恩和德瑞福完全没有管理大项目的经验和能力，还只是在以小作坊的方式各行其是。这样下去不可能有成功的希望。他们建议基金会在完全注入资金之前，再给他们两三年时间整顿、考察的机会。当务之急则是要设立一个专门的项目负责人，担负起球队教练、乐队指挥的责任，将这些散漫的物理天才们整合成一支步调统一的队伍。

也就是说，要给三驾马车找一个车夫。

艾萨克森对这个结果非常满意。专家评议的结论不仅提供了他继续支持引力波项目的后盾，也同时递给他下一步需要的尚方宝剑。他立刻又举起了手里的枪，这次不是直接对准韦斯、索恩或德瑞福，而是负责项目管理的加州理工学院：如果你们不能很快地找到一个称职的负责人重整这个项目，就不要再想得到资助。

几乎同时，加州理工学院主管学术的副校长沃格特（Rochus Vogt）被迫辞职了。


沃格特的青少年时代是在纳粹统治下的德国度过的。1945年德国投降时他才15岁，却已经被征了兵，旋即成为反法西斯同盟国的战俘。这个经历让他痛恨极权政府，也因之鄙视所有权威，渴望能自己独来独往。

战后，他回到被战争摧毁了的农庄，进入炼钢厂打工。因为对机械的兴趣，他考入当地的一所技术学院进修工程师课程。在学校里他却发现更感兴趣的是物理课和国际象棋。他花了一年的时间逃课去街上与人赌赛象棋，赢了不少钱来维持生计和学业。只是教授不乐意了，给他最后通牒：要么放弃象棋，要么放弃物理。他从那时起再没有下过一盘棋，只是一直热衷于收藏棋子和棋谱。

集中精力研习物理后，他进入著名的海德堡大学并在毕业时获得去美国留学的奖学金。那是美国参议员富布赖特（J. William Fulbright）在二战之后主持设立的一个促进美国和其它国家交换学生、学者的项目。沃格特刚到美国就结识了一位项目中一起接受培训的法国姑娘。这两个来自战争仇敌国度的年轻人结婚时，引用了富布赖特阐述国际学术交流的一句话：“他们也许有可能发现不再需要兵戎相见而解决他们国家之间冲突的新途径。”

沃格特用奖学金到芝加哥大学研究天文物理，还参与了南极宇宙射线测量项目。1962年，他受聘来到加州理工学院，深深地爱上了这个校园，扎下了根。因为厌恶官僚手续的麻烦，他没有立刻加入美国国籍，但已经全身心地成为美国人。

在加州理工学院的喷气推进实验室，沃格特主持了美国航天局资助、目标是走出太阳系的“旅行者”（Voyager）飞船上测量宇宙射线的项目，也负责过大型毫米波段天文望远镜的建造。在这过程中，他逐渐完成了从科学家到科研管理的角色转变，相继在实验室、系、院各层次担任过主要领导职位。1984年，就在旅行者飞船开始向地球传回大量激动人心的数据时，他忍痛离开了心爱的项目，专心担任起加州理工学院副校长。

蔑视自己头顶权威的沃格特在这个过程中却也越来越明显地表现出自己独断专行的管理风格。虽然他在副校长位置上为学校做出了不俗的贡献，他与校长谷德伯格却一直合不来。两个性格倔犟的物理学家围绕政策方针人事等方面发生了一系列冲突。1987年2月，沃格特不得不在谷德伯格的压力下辞职。

失意的沃格特回到物理系，只在地下室厕所边拥有一间小办公室。他不愿意再回到旅行者项目中去抢过去同事的风头，却也一时半会儿找不到合适的科研方向。楼上的索恩注意到这位赋闲中的“大领导”，觉得他可能正是他们所需要的车夫。

索恩并不了解沃格特，便去找人打探。一个为沃格特工作过的同事告诉他，沃格特主持的项目可以说不会有失败的可能。只是谁跟着他干都会落得伤痕累累，不过也会很值得。索恩当时只听到前半截话，那对他来说就足够了。韦斯也得到了同样的情报。有人警告他在沃格特手下走一趟，绝对会脱胎换骨，不再会是今天的自己。同样地，韦斯没有太放在心上，他关心的只是沃格特能带领项目走向成功。

德瑞福没有在意具体的人选。他曾几次自己飞到首都华盛顿与艾萨克森单独谈话，试图说服他改变另找负责人的决定。艾萨克森冷静但坚决地回绝了他。虽然已经在加州理工学院干了很多年，德瑞福一直觉得自己还是个外人。他没有想到去打听一下沃格特的性格特点，更没有人警告过他会有被扒一层皮的危险。

经过一番劝诱，沃格特在1988年夏天同意担任引力波项目的主任，三驾马车有了他们的车夫。他果然雷厉风行，上任伊始便拍板采纳德瑞福的法布里—佩罗谐振腔设计方案，指令无论是加州理工学院还是麻省理工学院，都必须全心全意地为这个设计努力。同时，他制订了目标明确的科研计划，将实验室日常工作纳入了按部就班的正轨，不再允许科研人员被德瑞福一日一变的新主意支使得团团乱转。没多久，整个团队的面貌便焕然一新。

1990年索恩、德瑞福和沃格特（从左到右）在加州理工学院的激光干涉仪前合影。

1989年，沃格特完成了他新官上任最迫切的任务：将韦斯的蓝皮书具体化为资助申请书，提交国家科学基金会。

他们在申请书的导语页上引用了意大利学者马基雅维利（Niccolo Machiavelli）1513年所著的《君主论》中的句子来描述这个项目的风险、意义和决心：

天下再没有更难的事可以着手
需冒着更大的险恶
或者更无法确定能否成功，
可以相比于走在前头
去引入一个全新的秩序。

沃格特等1989年提交的资金申请书导语页。

他们这时提议的干涉仪已经加长到4千米，预算也增至将近2亿美元。如此之大手笔，其目的——申请书指出——不仅在验证广义相对论，更是要为人类“打开一扇在本质上不同于过去电磁和粒子手段的观察宇宙的全新的窗口”。

基金会对沃格特的工作极为满意。1990年，他们正式批准了干涉仪计划。

不过基金会的批准只具备象征意义，因为他们的常规预算中并没有这一笔钱。的确，基金会年度预算中天文领域的全部资金也不到1亿美元。从其诞生到现在，基金会还从来没有接触过如此规模的项目。为了打开这个“全新的窗口”，他们还必须向国会申请专项拨款。

进入1990年代，现实世界正在经历着一场天翻地覆的变化。强劲的美国此时也疲态频现，经济危机正在降临。


（待续）

科普