回顧LIGO之父的傳奇人生，這次他會再失諾貝爾物理學獎嗎?

雷鋒網按：本文由知社學術圈原創發佈。

物理學家也有如此精彩的人生......他曾因墜入愛河而被MIT退學, 領導研究宇宙背景輻射卻被諾貝爾忽略, 中學同學早在50年前就得了物理諾獎，LIGO之父本周會再創傳奇麼？

50年前，Rainer Weiss就夢想著有朝一日人們能夠探測到引力波 -- 愛因斯坦廣義相對論預言的存在于宇宙時空中的微小漣漪。去年秋天，他終於夢想成真：1000多名物理學家在鐳射干涉引力波天文臺(LIGO，Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory) 探測到兩個距離地球10億光年的巨大黑洞在旋轉靠近時產生的引力波。這一偉大的發現讓很多人都相信LIGO的發明者，Rainer Weiss，會獲得諾貝爾物理學獎。 

Weiss是麻省理工學院的物理學家，今年已經83歲。他出生不久就流離失所，從納粹德國逃難到紐約。念大學的時候，又因為迷戀一位女子而荒廢學業，最終被勸退。找到工作，Weiss又好不容易才在MIT拿到終身教職。可是，Weiss發明了LIGO，並為之努力了40多年。探測引力波可以說是史上最艱苦卓絕的科學實驗，最終，他終於如願以償，夢想成真。無論以哪種標準來衡量，Weiss的人生都是非比尋常。

1932年，Weiss出生在德國柏林一個猶太家庭，父親是一個神經學家，熱衷於共產主義，母親是一個舞臺劇演員。為了逃離納粹的魔爪，他們舉家搬到捷克斯洛伐克的布拉格。可是好景不長， 1938年，英國首相張伯倫簽署條約，將捷克的一部分割讓給納粹德國，這家人不得不再次遷移，最後在1939年1月來到紐約。僅僅兩個月之後，納粹鐵騎就佔領了布拉格。

Weiss曾回憶說他從小在一個被忽視的環境長大。父親因為語言問題，考不過行醫執照，只好做心理諮詢，最後成了有名的心理醫生。母親則不得不打各種零工補貼家用。他們兩個人常常吵架，將家庭不幸歸結於希特勒。“我的父母對我毫不理會。父親太忙了，很以自我為中心，無法太多的關注我，而媽媽又給了妹妹太多的偏愛”。不過Weiss從小還是受到很好的教育，上了當地極富盛名的學校，同學中就有下圖大名鼎鼎的Murray Gell-Mann，1969年就得了諾貝爾物理學獎。另一個同學Michael Wallach成了杜克大學腦科學教授。Weiss及其聰明，在學校成績相當不錯，不過老師常常拿Gell-Mann打擊他，而他也不時蹺課，有一次爭吵甚至弄斷Wallach的腿。

Weiss從小就是一個經驗老道又有匠人天賦的孩子。從孩提時代起，他就癡迷於古典音樂和電子學，常常售賣自己做的一些電子玩意。

Weiss的兒子，波士頓美術博物館的館長Benjamin Weiss說，“假如我父親蹺課了，大部分時候他並不是在街上閒逛，而是去市政廳聽鋼琴演奏了。我想，他之所以被修補的手藝所吸引，是因為原生家庭裡那種冷漠的氣氛。他是一個德國難民的孩子，父母遵循著那種自律的傳統，他想通過做手藝來反抗他們。” Weiss的妹妹，劇作家Sybille Pearson也說她的哥哥花了很多時間想逃離這個讓他不開心的家庭。但是，作為唯一的兒子，他在家裡的地位其實還是像王子一樣。比如，一旦搬家到一個新的地方，Weiss都會得到最大的臥室。Weiss常常從軍隊那裡買一些剩餘的零件，在他的臥室外面修理收音機。他甚至和當地的小混混做交易，如果他們允許他出入地鐵時帶著收音機，那他就免費幫助他們修理電器。

高中畢業後，Weiss如願以償進了MIT，學習電器工程。他覺得這個專業可以解決高保真的問題，但是課程設置卻很讓他失望，關注點都在發電廠的動力裝置上。於是Weiss換到了物理專業。大學三年級的時候，在從楠塔基特島到波士頓的渡輪上，Weiss遇到一個女人。“她教我跳當地的舞蹈，還教我彈鋼琴，我陷在愛情中無法自拔，幾近瘋狂”，Weiss回憶道。他追隨著她搬到了芝加哥邊上的埃文斯頓，期間逃了很多課，卻沒有得到美人芳心 -- 他的瘋狂令她恐懼。失戀的Weiss回到MIT想拿到他的學位，卻發現因為所有課程都不及格，他已經被退學了。那個他深深迷戀，最終卻沒有在一起的女人，在他身上留下深深的烙印。她在20歲的時候教會Weiss彈琴。從此，每天晚上他都會彈一個小時。

“人們都說，被大學退學，我的生活完蛋了。” Weiss回憶道，“但是，我覺得根本就不是這麼回事。” Weiss在MIT找了一份技術員的職位，為物理學家Jerrold Zacharias工作。Zacharias用光和微波研究原子和分子的射線，並且研製出了第一個商業化的原子鐘。在Zacharias的幫助和指導下，Weiss在1955年拿到了學士學位，1962年拿到了博士學位。

Weiss對Zacharias充滿感激，辦公室牆上掛著Zacharias的大照片。“是他把我撈回了學校，然後又把我送到了研究生院，即便當時我滿身都是傷痕”。

博士畢業後，Weiss去普林斯頓大學做物理學家Robert Dicke的博士後，研究引力的實驗測試。1964年他重新回到了MIT做助理教授。那時候他幾乎不發表文章，也從不為晉升的事擔憂。他在MIT的同事Bernard Burke回憶說，“Weiss是一個快樂的人。但是，如果他不做出點什麼名堂來，是不可能在MIT拿到終身教授的。”不出所料，Weiss很快就一鳴驚人。

當時，Burke建議Weiss把關注點從引力轉移到宇宙微波背景（CMB）輻射的測量。這是1965年發現的電磁波，被為是宇宙大爆炸時期留下的餘暉，因為宇宙無休止的膨脹，波長不斷變長。然而在當時，這兩者之間的關聯仍然充滿爭議，缺少充分的證據。大爆炸時期的輻射應該有一個峰值不對稱的熱線譜，能夠顯示輻射的溫度。在長波段，很多的研究組都觀測到了一個與絕對零度以上3°C相符合的上升熱譜。不過，到了1968年，火箭的測量發現了大量的短波輻射，與熱線譜相悖，也不支援大爆炸假說。

為了研究這個現象，Weiss和他的研究生Muehlner建造了

一台可以搭載氣象氣球飛行並測量較短波長微波頻率的設備

。1973年，在3次飛行和1次重建以後，他們得到了和熱線譜非常符合有效的資料，這個資料也首次證明了峰值。“這組資料完全推翻了火箭測量的結果。”Bureke說。“毫無疑問，在所有這些對微波背景感興趣的人群中，Weiss變成了一顆耀眼的明星”。在MIT物理系，這一工作也為他穩固了地位。伯克利前校長Robert Birgeneau 1975年到2000年之間在MIT任職，他說Weiss喜歡去藍領工人光顧的酒吧喝兩杯，與很多同事並不合拍，但他對科學的熱情和追求重要高難問題的勇氣使他贏得了同事的尊重。

CMB的研究不僅僅使Weiss獲得了終身教授，也讓他在科學界成為領袖。1976年，美國宇航局NASA開始研發宇宙背景的探測衛星（COBE），專案的科學工作組選舉Weiss為主席。1989年，COBE測量到高精度的微波光譜，確鑿無疑地證明了CMB擁有熱線譜。它也能檢測到天空中點與點之間1/100000的微小溫度變化，從而追蹤新生宇宙中無限小量子漲落的痕跡。這對於宇宙標準模型至關重要。2006年，美國人John Mather 和George Smoot因為分別測量微波光譜和檢測到這種波動而共用了諾貝爾物理學獎，而不少物理學家認為Weiss也應該分享這個榮譽。

其實在COBE之前，還沒有拿到MIT終身教授的時候，Weiss就有了LIGO的想法。那是上世紀60年代，物理系讓他教廣義相對論這門課。“我不能告訴他們我根本就不懂廣義相對論”，Weiss說，所以，他要好好學習讓自己比學生懂得更多。Weiss把關注點放在引力的實驗測試。課堂上，學生們讓他討論馬里蘭大學Joseph Weber做的實驗，通過圓柱形的鋁棒探測引力波。Weber認為引力波會拉伸圓柱，從而像音叉一樣振動。

1969年，Weber聲稱他發現了引力波，卻沒有人能夠重複。

Weiss搞不明白Weber的方法，所以發明了自己的方式，基於L型的干涉儀。干涉儀將鐳射分開，把兩束光垂直地傳輸到下游的臂上。光束從鏡子上反射回來，回到分光器的位置。假如兩個臂的長度精准的一致，返回的光波就是同步的，重新結合後就會回到雷射器。可是，如果“分支”的長度哪怕有一點點的差別，失准的重疊就會使一些光從垂直的“黑點”中洩露出去。Weiss意識到這可以用於探測引力波，因為“分支”長度會被經過的引力波拉伸而變得不同。他把這個想法佈置成作業給學生做，同時寫了一篇23頁的報告，發表在MIT電子研究實驗室的季度新聞刊物上。LIGO就萌芽于這篇文章。

不過從論文中的想法到LIGO的開工，還是經歷了漫長的路程，歷時20多年，花費3億美金，測量精度達到質子寬度的萬分之一。它由兩個4千米臂長的干涉儀組成，分別位於美國相距3000公里的Livingston和Hanford。然後，然後就是去年九月的那一天，大家都知道了，人類首次探測到引力波。

Weiss的平靜生活也因此被顛覆了，大家都希望他能夠獲得諾貝爾獎。如果不是下個禮拜（本周）的話，那麼一定會是明年。其實，Weiss和LIGO的創辦人，加州理工的Kip Thorne以及Ronald Drever已經贏得了很多的獎項。

“不瞞你說，這些獎讓我很不安”，Weiss說，“我會用90%的獎金幫助研究生，但是我並不是一個英雄。”

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