文/高榮偉

工匠天賦和街頭智慧，引領(lǐng)他走向成功。

曼哈頓長大的調(diào)皮生

雷納·韋斯出生于德國柏林一個猶太家庭，二戰(zhàn)前夕，為逃避德國的政治動蕩，舉家搬往布拉格，繼而在1938年搬遷到了美國。

韋斯在紐約曼哈頓上西區(qū)長大，是一個擁有“工匠天賦和街頭智慧”的孩子。盡管韋斯偶爾會逃課，看上去也確實像個街頭小混混，并且曾在一次街頭爭斗中被打折過腿，但韋斯并不是一名差生?！八苈斆?，對所有事情都感興趣。韋斯的科學(xué)能力在學(xué)校受到廣泛認(rèn)可。”韋斯在哥倫比亞語法和預(yù)科學(xué)校的同學(xué)、已從杜克大學(xué)退休的心理學(xué)家邁克爾·華萊契如是說。

韋斯走上科研道路有著不少機(jī)緣巧合。韋斯展現(xiàn)出過人的實驗動手能力，最初是在電影院里的一場火災(zāi)后。這場突如其來的火災(zāi)使得電影院里的揚聲器等設(shè)備成了無主之物，而韋斯把這些無主之物搬運到自己的家里擺弄。

此時，正值二戰(zhàn)結(jié)束不久，許多原來軍用管控的變壓器、真空管等物資一下子堆積成山。這些電子器件都成了他的“囊中之物”。他還會購買一些軍隊剩余的配件，搭配著滿大街找來的器材，然后在臥室修理。令人吃驚的是，他居然搗鼓出不少質(zhì)量出眾的無線電收音機(jī)，以及高保真音響設(shè)備——高保真音響這個概念還沒出現(xiàn)的時候，韋斯就搗鼓出了這么一個東西。

憑借著自己的手藝，韋斯在紐約的猶太人圈子里漸漸小有名氣，因為常常有人慕名而來，圍坐在他的收音機(jī)旁收聽紐約愛樂樂團(tuán)的演奏。韋斯甚至一度同當(dāng)?shù)貝汗鬟_(dá)成協(xié)議：如果他們在他往返于地鐵站搬運收音機(jī)時能置之不理，他便會幫其修理收音機(jī)。

驅(qū)使他走進(jìn)大學(xué)并走進(jìn)科學(xué)殿堂的，正是這段DIY的經(jīng)歷。韋斯發(fā)現(xiàn)，靠他半吊子的數(shù)學(xué)水平，總是無法解決自制留聲機(jī)的刺耳噪聲問題。這是他決心報考麻省理工學(xué)院的一個直接動因?！爸钡竭M(jìn)入麻省理工學(xué)習(xí)的時候，我才知其然，也知其所以然?！?/p>

年輕氣盛的韋斯在大學(xué)期間墜入愛河，并為了愛情沖動地選擇退學(xué)。不過，他很快又重返麻省理工學(xué)院，最終取得博士學(xué)位。在塔夫茨大學(xué)和普林斯坦大學(xué)工作一段時間后，1964年，韋斯擔(dān)任麻省理工學(xué)院物理學(xué)教授，一直至今。

韋斯設(shè)計的課堂練習(xí)

在此后長達(dá)近半個世紀(jì)的科研道路上，韋斯為自己贏得了全球著名物理學(xué)家的聲譽，并且為了尋找引力波，長期致力于LIGO研究。

早在1915年，愛因斯坦在廣義相對論中預(yù)言了引力波的存在，但就連愛因斯坦本人也想象不到，能通過什么樣的方法探測到引力波。

20世紀(jì)60年代，馬里蘭大學(xué)的約瑟夫·韋伯認(rèn)為“如今尋找引力波需要的技術(shù)條件可能已經(jīng)具備”，并發(fā)明了一種探測方法。他想象有一種具有極大質(zhì)量類似木琴的東西，稱為諧振棒（也稱韋伯棒），當(dāng)有引力波穿過時，諧振棒會在不同方向被拉伸和壓縮，同時產(chǎn)生一個脈沖信號。當(dāng)引力波的頻率恰好和諧振棒的頻率相符時，就會產(chǎn)生可被探測到的聲音。這是尋找引力波的第一個實踐，韋伯當(dāng)時宣稱發(fā)現(xiàn)了引力波。

此時，韋斯正在麻省理工學(xué)院任教?！拔以诮淌谡n程時，學(xué)生也很有興趣去了解這方面的知識。說實話，當(dāng)時我覺得可能一輩子都弄不明白韋伯在做什么。因為這與我當(dāng)時對廣義相對論所有的認(rèn)知相左，所以我也無法向?qū)W生解釋?！边@就是韋斯一開始研究引力波時的窘境。

直到一年后，韋斯才意識到韋伯的實驗可能“有些問題”，因為其他人都沒有得出他的結(jié)論。或許是韋伯的實驗方法有問題，甚至是整個理論體系都出了問題。

韋斯思索：用什么方式能夠最簡單地向?qū)W生展示引力波的影響呢？一個很顯然的方案是：對在太空自由飄動的物體，測量光線在它們之間往返所需的時間。如果存在引力波，光傳遞的時間會有變化。通過對傳遞時間差異的觀察，可以測量引力波的振幅?！斑@一過程的公式很容易編寫，絕大多數(shù)學(xué)生都能做到——請忽略當(dāng)時并沒有精密儀器去做測量，而僅僅停留在腦力實驗這一事實。”韋斯補充道。

韋斯坐在被稱為“膠合板宮殿”、位于瓦薩大街20號樓的一個小房間內(nèi)，花了一整個夏天研究他的想法。“我想到了激光，我們是否真能用它來探測引力波？”答案是肯定的，激光絕對是一種比韋伯的方式更有力的驗證手段。很快，韋斯發(fā)明了干涉引力波探測器，并聯(lián)合創(chuàng)立了美國國家科學(xué)基金會LIGO項目。

LIGO項目很快由理論變成了實踐。為“捕獲”引力波，美國國家自然科學(xué)基金會于上世紀(jì)90年代在路易斯安娜州利文斯頓和華盛頓州漢福德各建造了一個“激光干涉引力波天文臺”。迄今為止，LIGO已匯集了來自美國本土的大學(xué)，以及來自全球15個國家、超過950位的科學(xué)家。很難想象，50年前，LIGO僅僅是韋斯設(shè)計的一項課堂練習(xí)。

天文學(xué)有了“耳朵”

當(dāng)美國國家自然科學(xué)基金投重金開工建造LIGO時，與之相伴而來的是不停的質(zhì)疑和反對聲音。然而，這一切都不能動搖韋斯對于探測宇宙引力波的信心。

2015年9月14日，美國位于華盛頓州和路易斯安那州的兩臺LIGO探測器完成升級，剛剛開始運行的幾分鐘內(nèi)就幸運地探測到了第一例編號為GW150914的引力波。這一發(fā)現(xiàn)被稱作“上帝的禮物”。

2016年2月，LIGO團(tuán)隊向全世界宣布，成功探測到來自于兩個星級質(zhì)量的黑洞合并的引力波信號。韋斯是參與新聞發(fā)布會宣布上述消息的四位科學(xué)家之一，他說：“引力波的發(fā)現(xiàn)漂亮地印證了愛因斯坦在100年前的預(yù)言。如果我們有機(jī)會告訴他這件事，我真想看看他臉上的表情?！表f斯感慨道：“愛因斯坦是對的，這是多么了不起的洞察力和直覺?！?/p>

盡管經(jīng)過長途跋涉，到達(dá)地球時引力波信號已極其微弱，但足以有希望掀起一場天體物理學(xué)的革命?！耙Σㄊ侨祟愑^測宇宙中最劇烈事件（黑洞融合）的全新方法，也是檢驗人類知識極限的新途徑。”在哥倫比亞大學(xué)物理學(xué)教授紹博爾齊·馬爾卡看來，人類此前的天文學(xué)發(fā)現(xiàn)都好似“眼睛”，而引力波的發(fā)現(xiàn)意味著人類長了“耳朵”。他表示，引力波攜帶大量信息，它的發(fā)現(xiàn)可幫助科研人員更好地了解黑洞。

學(xué)界普遍認(rèn)為，引力波的發(fā)現(xiàn)是物理學(xué)和天文學(xué)的一項重大突破。LIGO直接觀測到引力波，為天文探索開創(chuàng)了一個新方法，而它首先偵測到的非凡事例，開啟了人類探索宇宙的一扇大門，甚至可能揭開宇宙誕生早期的奧秘。

當(dāng)獲知自己獲得諾貝爾物理學(xué)獎的消息時，韋斯說∶“我感到一種巨大的解脫和喜悅，但其實更多是解脫。有一只猴子坐在我的肩上長達(dá)40余年，它一直在我耳邊嘮叨，說：嗯，你怎么知道這真的能夠成功？你已經(jīng)把一大堆人拉了進(jìn)來，但如果是錯誤呢？突然，它跳走了，這實在是巨大的解脫?！?/p>