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捕捉引力波背後的故事(之十):驚心動魄的外爭內鬥

1990年,蘇聯的鐵幕開始鬆動。布拉金斯基第一次被允許攜夫人出國訪問,兩人在加州理工學院待了整整一個夏天,無比喜愛這裡的環境。如果不是在莫斯科大學還有教學任務,

他們也許會逗留更久。

然而,布拉金斯基也並不完全開心。短短的三個月裡,他目睹了兩位科學家辭職離開引力波專案。德瑞福的隨性、沃格特的專橫在激化著小團隊的內部矛盾,人人“要脫一層皮”的經歷似乎正在上演。

德瑞福熱衷於自己埋頭不斷地、反復地改進、發明實驗技巧。對他來說,這是一個永遠不可能完成的過程。沃格特則正相反,他認定工程進度的要求不允許沒完沒了地糾纏於技術細節。

於是,德瑞福認為沃格特是外行瞎指揮,沃格特指控德瑞福不具備踏實的科學態度,只是東一榔頭西一棒子地瞎蒙(他倒也不得不承認德瑞福經常會蒙對)。為了更有效地管理,沃格特指定惠特科姆擔任他的副主任,撇開了韋斯、索恩和德瑞福。

惠特科姆此前因為受不了德瑞福的專橫跋扈已經辭職離開了,這時又被沃格特召回。他的主要任務似乎就是協調沃格特與三駕馬車的關係,

也就是新的婚姻調解員。為了顧全大局,索恩和韋斯都選擇了低調,只是倔強的德瑞福發現自己的處境很不妙。他與沃格特的分歧越來越公開化,發展到在每週例會上吵得不可開交。後來,沃格特開會時不再邀請德瑞福。會議進行時如果德瑞福自己來了,他立刻便起身離去。兩人的明爭暗鬥不僅令團隊、基金會頭疼,而且逐漸被科技媒體獲悉而公開報導,
成為不得不解決的重大問題。

1992年7月,加州理工學院作為管理方出面宣佈德瑞福不再是引力波專案的成員。如同被解雇的職員,他被禁止進入實驗室重地,只能在有人監護下才能去取回自己的私物。緊接著,借著裝修的機會,德瑞福辦公室門鎖被更換、通道被新砌的牆完全堵死。德瑞福眼睜睜地被自己最心愛的事業拋棄,身心俱焚。然而團隊內部也鮮有同情他的同事。

索恩後悔沒能更多地理解他的個性。旁觀的韋斯和布拉金斯基則有一致的判斷:他自認為莫札特(Wolfgang Amadeus Mozart)式的天才,卻只是一個非常優秀的獨奏家,不可能指揮一個樂隊。

從此,引力波項目不再有三駕馬車。

× × × × ×

那幾年沃格特焦頭爛額,還不只是因為德瑞福。作為項目主任,他的首要任務是贏得國會的撥款。於是他成為職業遊說家,幾乎每星期都飛往首都華盛頓,

在國會求爺爺告奶奶地逐個拜訪議員辦公室尋求支持。1991年,國會組織了一場聽證會,邀請貝爾實驗室的物理學家泰森(Tony Tyson)作為項目外的主要證人之一。

泰森也不是外人。他就是當年自製了韋伯棒然後與韋伯直接交換、核對探測資料的合作者之一。當時他為了校準自己的儀器有意注入了一些人為的虛假信號,卻赫然發現韋伯把它們當作了他們同時測到引力波的證據。(泰森自己倒是測到過一個真實的信號:在阿拉斯加州進行的一次地下核子試驗把他的韋伯棒當作地震儀鳴響了。)

已經離開了引力波領域的泰森對干涉儀基本上抱支持態度,只是對高達2億美元的投資能否得到相應的回報非常懷疑。他在作證時指出該資助申請“過度地高估”了能捕捉到引力波的可能性。為了幫助不懂科學的政客和公眾體會到這個機會之渺茫,他形象地描述道:

想像一下繞地球走一千億圈的距離。當一個很強的引力波到來時,不過是會把這個距離改變不到一根頭髮絲厚度的程度。我們大概只有零點幾秒的時間能測量到這個變化。而我們還沒法知道這個短暫、細微的變化是會發生在下個月、明年,還是三十年之後。

此外,泰森還有一個更現實的資料:他諮詢了200來位天文學家,其中近170人反對投資這個專案。

當晚,泰森就接到了索恩的電話,他能聽出後者很受傷。索恩又給泰森寫了一封很詳盡的信,引用這些年理論、模擬的結果證明他們並沒有“過度高估”測量引力波的可能性。沃格特找到泰森,當面沖他發了火。泰森的電子郵件信箱也被專案內同行的來信擠爆。

三天后,壓力山大的泰森向國會提交了一個補充證詞,把他原來的話改成一句沒有實際意義的“許多人覺得引力波的強度和發生頻率在過去曾被高估過”。同時他明確表達了自己支持偶爾用大投資進行高風險科學探索的態度。

無論是1972年的原始論文還是1983年的藍皮書,韋斯一直把他的干涉儀叫做“引力天線”,意思是這個儀器可以接收到引力波信號。在他們走向大科學之際,他意識到要有一個更引人注目的名稱。在英文世界裡,好的名字往往只需要有一個朗朗上口的縮寫,並不在乎背後的全名。

湊來湊去,韋斯最後決定把他的天線改稱為挺繞口的“鐳射干涉儀引力波天文臺”(Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory),因為它有一個響亮的縮寫:“LIGO”。

1989年提交的資金申請書封面,題目是《鐳射干涉儀引力波天文臺的建造、運行和相關的研究開發》。

當泰森看到他要去國會為一個“天文臺”作證時,自然就想到應該去找天文學家做一個民意測驗。

相比于陣容龐大的物理學界,天文學界只是一個小團夥。因為天文觀測需要建造、共用大型望遠鏡和資料,他們內部保持著非常緊密的協作關係,善於抱團取暖。每十年,他們組織專家對本行業未來十年的前景、目標進行全面的審視(Decadal Survey),為各種投資專案、儀器設備進行優先排序,然後井井有條地申請、分配國家科學基金會為他們提供的資金。

在過去二十來年裡,儘管引力波曾經是重大新聞,天文學界一直沒有把它放在心上。跟著韋伯、韋斯折騰的都是與天文不搭界的物理學家。鐳射干涉儀在他們的十年規劃中從來沒有過位置。它最多只在討論時偶爾被提起過,但隨即就因為不現實被否決。

當天文學家們從泰森的調查中知道居然有人在向國會申請2億美元鉅款建造一個他們不知情的“天文臺”時都震驚了,絕大多數人自然地投了反對票。曾經與索恩打賭不可能在20世紀內測到引力波的奧斯特裡克尤其憤怒。他本來就與泰森一樣對索恩依據的資料持很強的懷疑態度,這時更公開譴責他的朋友這一不守規矩、破壞既有程式的不當行為。

當然這些天文學家們更擔心的還是資金問題。在這一個項目上集中的大投資即使不把他們自己的小金庫掏空,也會嚴重影響他們將來可能的撥款。如果國會、基金會有這筆大錢,他們的十年規劃中還有很多更值得投資的項目可以提前實施,輪不到物理學家越俎代庖。

索恩和沃格特對來自天文界同行的反對和指責覺得很委屈。他們指出這只是“天文臺”名字闖的禍:他們的干涉儀與天文學其實沒什麼關係,是一個“純物理”專案。他們一再解釋在此之前基金會對他們的資助完全都是從物理科目中支出,從來沒有動過天文學的那塊乳酪。如果國會通過這項撥款,也不會影響此後的天文學資助,因為這是單獨的立項——為物理學的立項。

沃格特很清楚,聽證會只是一個公關平臺,天文學界的意見更不是決定因素,爭取議員的關鍵在於訴諸利益。建造“天文臺”有一個可以利用的誘餌是它的選址,無論建在哪裡,當地都會因為這筆巨大投資受惠,是議員攫取政績的好機會。他們先列舉了幾十個可選擇的地點,遍佈美國各地,吸引議員的注意、支持。

沃格特最注重的是東北部的緬因州,那裡的民主黨籍參議員米切爾(George Mitchell)是參議院多數党領袖,一言九鼎。他對這個自己州能受益又深具科學意義的專案非常支持,鼓動緬因州政府發行債券協助,並在國會積極推動議案。1991年底,國會通過了第一年的初期撥款。

可是,當基金會1992年初正式宣佈選址結果時,緬因州卻榜上無名。雖然基金會堅持其選擇完全出自科學上的考量,沃格特卻判斷這是佔據白宮的共和黨人暗地裡給米切爾使了絆子。無奈,他只好又費盡周折找到選址之一的路易士安娜州的共和黨籍參議員約翰斯頓(J.Bennett Johnston),在他辦公室地板上鋪開設計圖,畫起時空線,兩人席地而坐出乎意料地暢談了兩個多小時。約翰斯頓被他天花亂墜的圖景徹底折服,成為LIGO在國會新的吹鼓手。

1992年,國會有驚無險地通過了LIGO撥款法案。這時正是韋斯原始論文發表的二十年後。

國會議員們也不只是對LIGO斤斤計較,他們同時還面臨著更嚴峻的抉擇。

早先已經獲得批准的能源部的那個“超導體超級對撞機”專案的預算這時已經從原先的40億美元暴漲到超過110億,引起軒然大波。國會一再舉行聽證會,許多物理學家,包括聲名顯赫的諾貝爾獎獲得者,公開作證反對繼續投資對撞機。他們的理由與反對干涉儀的天文學家不謀而合:投資太大、時機太早、可能的受益太小;如果把錢砸在這一個高能物理項目上面,其餘所有物理學家的資助前景堪憂……

航天局的國際空間站項目也遇到同樣的麻煩。他們的預算與對撞機差不多大小,不同的是這時他們已經成功地遊說日本、歐洲等參與、分擔費用,成為真正的國際項目。對撞機也做了這方面的努力(日本、中國都曾一度同意加入),卻效果甚微。

美國這時已經進入嚴重的經濟蕭條,捉襟見肘,不再有1980年代那樣的雄心勃勃。國會認為這兩個大項目最多只能供得起一個。1993年,上任不久的克林頓(Bill Clinton)總統簽署議案,撤銷了已經花費了20億美元的超級對撞機項目。一時間,美國高能物理學界風聲鶴唳,眾多物理學家不得不臨時更改科研方向,甚至另謀出路。

當2012年歐洲核子中心宣告成功地探測到希格斯玻色子時,美國人只能仰天長歎。他們當年的夢想這時只剩下在德克薩斯州荒郊野地裡挖下的一條巨大的地下深溝和幾幢廢棄的大樓。

德克薩斯州地下廢棄的為超級對撞機挖掘的巨型地道。

在那場震撼之時,沒有人注意到在夾縫中存活的只值2億美元的LIGO。

× × × × ×

在成功贏得資助後,沃格特終於覺得自己是LIGO項目的真正主人。骨子裡對上級權威的無比憎恨促使他想方設法讓基金會靠邊站,由他全權管理。在他眼裡,基金會只要擔負起從國會轉帳付錢的角色就可以了。為了便於管理,他沒有立即擴大團隊規模,依然維持著當初十來條槍的小隊伍,其中大部分是聽話的年輕職員和博士後。他希望這個精悍的團隊能夠完全服從他一個人的指揮,加班加點、艱苦奮戰地完成巨大的使命。

因為德瑞福事件已經開始對沃格特的管理不放心的基金會無法理解他為什麼遲遲沒有組織起能夠管理上億美金預算的專業辦公室,為什麼還一直按兵不動,沒有及時展開場地建設。他們開始質疑他的領導能力,要求他提交具體的工作方案、定期彙報進展。基金會又一再邀請專家進行評議,他們有些指出沃格特不是合適的領導人,有些更直截了當地提議撤銷整個項目。

沃格特這時也已經與剛上任時判若兩人。他對基金會的插手深惡痛絕,一再拒絕合作。在一次多方參與的討論會上,他在基金會一位年輕成員提問時突然勃然大怒,面紅耳赤地當堂咆哮。在場的韋斯和惠特科姆不得不全力將他硬拽出會場,他們知道已經無法繼續袒護沃格特離譜的行為方式。

1993年底,憂慮重重的基金會凍結了LIGO基建方面的撥款。1994年1月,國會將LIGO的年度預算削減了8百萬,項目又一次陷入絕境。加州理工學院再一次沒有選擇,決定撤銷沃格特專案主任的職務。至此他只任職了五年多。

四分之一世紀之後,果真在沃格特手下經歷了一場脫胎換骨但還“倖存”的索恩、韋斯不約而同地感歎,真正的奇跡不是我們終於找到了引力波,而在於我們當初居然沒把這事徹底搞砸。

(待續)

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END

(泰森自己倒是測到過一個真實的信號:在阿拉斯加州進行的一次地下核子試驗把他的韋伯棒當作地震儀鳴響了。)

已經離開了引力波領域的泰森對干涉儀基本上抱支持態度,只是對高達2億美元的投資能否得到相應的回報非常懷疑。他在作證時指出該資助申請“過度地高估”了能捕捉到引力波的可能性。為了幫助不懂科學的政客和公眾體會到這個機會之渺茫,他形象地描述道:

想像一下繞地球走一千億圈的距離。當一個很強的引力波到來時,不過是會把這個距離改變不到一根頭髮絲厚度的程度。我們大概只有零點幾秒的時間能測量到這個變化。而我們還沒法知道這個短暫、細微的變化是會發生在下個月、明年,還是三十年之後。

此外,泰森還有一個更現實的資料:他諮詢了200來位天文學家,其中近170人反對投資這個專案。

當晚,泰森就接到了索恩的電話,他能聽出後者很受傷。索恩又給泰森寫了一封很詳盡的信,引用這些年理論、模擬的結果證明他們並沒有“過度高估”測量引力波的可能性。沃格特找到泰森,當面沖他發了火。泰森的電子郵件信箱也被專案內同行的來信擠爆。

三天后,壓力山大的泰森向國會提交了一個補充證詞,把他原來的話改成一句沒有實際意義的“許多人覺得引力波的強度和發生頻率在過去曾被高估過”。同時他明確表達了自己支持偶爾用大投資進行高風險科學探索的態度。

無論是1972年的原始論文還是1983年的藍皮書,韋斯一直把他的干涉儀叫做“引力天線”,意思是這個儀器可以接收到引力波信號。在他們走向大科學之際,他意識到要有一個更引人注目的名稱。在英文世界裡,好的名字往往只需要有一個朗朗上口的縮寫,並不在乎背後的全名。

湊來湊去,韋斯最後決定把他的天線改稱為挺繞口的“鐳射干涉儀引力波天文臺”(Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory),因為它有一個響亮的縮寫:“LIGO”。

1989年提交的資金申請書封面,題目是《鐳射干涉儀引力波天文臺的建造、運行和相關的研究開發》。

當泰森看到他要去國會為一個“天文臺”作證時,自然就想到應該去找天文學家做一個民意測驗。

相比于陣容龐大的物理學界,天文學界只是一個小團夥。因為天文觀測需要建造、共用大型望遠鏡和資料,他們內部保持著非常緊密的協作關係,善於抱團取暖。每十年,他們組織專家對本行業未來十年的前景、目標進行全面的審視(Decadal Survey),為各種投資專案、儀器設備進行優先排序,然後井井有條地申請、分配國家科學基金會為他們提供的資金。

在過去二十來年裡,儘管引力波曾經是重大新聞,天文學界一直沒有把它放在心上。跟著韋伯、韋斯折騰的都是與天文不搭界的物理學家。鐳射干涉儀在他們的十年規劃中從來沒有過位置。它最多只在討論時偶爾被提起過,但隨即就因為不現實被否決。

當天文學家們從泰森的調查中知道居然有人在向國會申請2億美元鉅款建造一個他們不知情的“天文臺”時都震驚了,絕大多數人自然地投了反對票。曾經與索恩打賭不可能在20世紀內測到引力波的奧斯特裡克尤其憤怒。他本來就與泰森一樣對索恩依據的資料持很強的懷疑態度,這時更公開譴責他的朋友這一不守規矩、破壞既有程式的不當行為。

當然這些天文學家們更擔心的還是資金問題。在這一個項目上集中的大投資即使不把他們自己的小金庫掏空,也會嚴重影響他們將來可能的撥款。如果國會、基金會有這筆大錢,他們的十年規劃中還有很多更值得投資的項目可以提前實施,輪不到物理學家越俎代庖。

索恩和沃格特對來自天文界同行的反對和指責覺得很委屈。他們指出這只是“天文臺”名字闖的禍:他們的干涉儀與天文學其實沒什麼關係,是一個“純物理”專案。他們一再解釋在此之前基金會對他們的資助完全都是從物理科目中支出,從來沒有動過天文學的那塊乳酪。如果國會通過這項撥款,也不會影響此後的天文學資助,因為這是單獨的立項——為物理學的立項。

沃格特很清楚,聽證會只是一個公關平臺,天文學界的意見更不是決定因素,爭取議員的關鍵在於訴諸利益。建造“天文臺”有一個可以利用的誘餌是它的選址,無論建在哪裡,當地都會因為這筆巨大投資受惠,是議員攫取政績的好機會。他們先列舉了幾十個可選擇的地點,遍佈美國各地,吸引議員的注意、支持。

沃格特最注重的是東北部的緬因州,那裡的民主黨籍參議員米切爾(George Mitchell)是參議院多數党領袖,一言九鼎。他對這個自己州能受益又深具科學意義的專案非常支持,鼓動緬因州政府發行債券協助,並在國會積極推動議案。1991年底,國會通過了第一年的初期撥款。

可是,當基金會1992年初正式宣佈選址結果時,緬因州卻榜上無名。雖然基金會堅持其選擇完全出自科學上的考量,沃格特卻判斷這是佔據白宮的共和黨人暗地裡給米切爾使了絆子。無奈,他只好又費盡周折找到選址之一的路易士安娜州的共和黨籍參議員約翰斯頓(J.Bennett Johnston),在他辦公室地板上鋪開設計圖,畫起時空線,兩人席地而坐出乎意料地暢談了兩個多小時。約翰斯頓被他天花亂墜的圖景徹底折服,成為LIGO在國會新的吹鼓手。

1992年,國會有驚無險地通過了LIGO撥款法案。這時正是韋斯原始論文發表的二十年後。

國會議員們也不只是對LIGO斤斤計較,他們同時還面臨著更嚴峻的抉擇。

早先已經獲得批准的能源部的那個“超導體超級對撞機”專案的預算這時已經從原先的40億美元暴漲到超過110億,引起軒然大波。國會一再舉行聽證會,許多物理學家,包括聲名顯赫的諾貝爾獎獲得者,公開作證反對繼續投資對撞機。他們的理由與反對干涉儀的天文學家不謀而合:投資太大、時機太早、可能的受益太小;如果把錢砸在這一個高能物理項目上面,其餘所有物理學家的資助前景堪憂……

航天局的國際空間站項目也遇到同樣的麻煩。他們的預算與對撞機差不多大小,不同的是這時他們已經成功地遊說日本、歐洲等參與、分擔費用,成為真正的國際項目。對撞機也做了這方面的努力(日本、中國都曾一度同意加入),卻效果甚微。

美國這時已經進入嚴重的經濟蕭條,捉襟見肘,不再有1980年代那樣的雄心勃勃。國會認為這兩個大項目最多只能供得起一個。1993年,上任不久的克林頓(Bill Clinton)總統簽署議案,撤銷了已經花費了20億美元的超級對撞機項目。一時間,美國高能物理學界風聲鶴唳,眾多物理學家不得不臨時更改科研方向,甚至另謀出路。

當2012年歐洲核子中心宣告成功地探測到希格斯玻色子時,美國人只能仰天長歎。他們當年的夢想這時只剩下在德克薩斯州荒郊野地裡挖下的一條巨大的地下深溝和幾幢廢棄的大樓。

德克薩斯州地下廢棄的為超級對撞機挖掘的巨型地道。

在那場震撼之時,沒有人注意到在夾縫中存活的只值2億美元的LIGO。

× × × × ×

在成功贏得資助後,沃格特終於覺得自己是LIGO項目的真正主人。骨子裡對上級權威的無比憎恨促使他想方設法讓基金會靠邊站,由他全權管理。在他眼裡,基金會只要擔負起從國會轉帳付錢的角色就可以了。為了便於管理,他沒有立即擴大團隊規模,依然維持著當初十來條槍的小隊伍,其中大部分是聽話的年輕職員和博士後。他希望這個精悍的團隊能夠完全服從他一個人的指揮,加班加點、艱苦奮戰地完成巨大的使命。

因為德瑞福事件已經開始對沃格特的管理不放心的基金會無法理解他為什麼遲遲沒有組織起能夠管理上億美金預算的專業辦公室,為什麼還一直按兵不動,沒有及時展開場地建設。他們開始質疑他的領導能力,要求他提交具體的工作方案、定期彙報進展。基金會又一再邀請專家進行評議,他們有些指出沃格特不是合適的領導人,有些更直截了當地提議撤銷整個項目。

沃格特這時也已經與剛上任時判若兩人。他對基金會的插手深惡痛絕,一再拒絕合作。在一次多方參與的討論會上,他在基金會一位年輕成員提問時突然勃然大怒,面紅耳赤地當堂咆哮。在場的韋斯和惠特科姆不得不全力將他硬拽出會場,他們知道已經無法繼續袒護沃格特離譜的行為方式。

1993年底,憂慮重重的基金會凍結了LIGO基建方面的撥款。1994年1月,國會將LIGO的年度預算削減了8百萬,項目又一次陷入絕境。加州理工學院再一次沒有選擇,決定撤銷沃格特專案主任的職務。至此他只任職了五年多。

四分之一世紀之後,果真在沃格特手下經歷了一場脫胎換骨但還“倖存”的索恩、韋斯不約而同地感歎,真正的奇跡不是我們終於找到了引力波,而在於我們當初居然沒把這事徹底搞砸。

(待續)

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