讀古今文學網 > 引力波:發現愛因斯坦廣義相對論缺失的「最後一塊拼圖」 > 第2章 宇宙的聲音 >

第2章 宇宙的聲音

High Fidelity

下午6點,我站在麻省理工學院的一棟建築前面,等人來為我開門。作為一個機構的總部,這棟大樓顯得非常安靜。這時候,一名研究生騎著自行車過來了。她跳下車,搬著自行車爬了幾級台階,然後打開門鎖。等我走進去之後,她指著自己身後的大廳告訴我:「雷納的辦公室就在那兒。」接著,她一隻腳踏上腳蹬,溜著自行車朝前滑行。之後,她再一次跳下車,進入一間裝有灰白色門的辦公室。雷納辦公室的門與那扇門一模一樣。我不禁想,人們住賓館時經常走錯房間,雷納他們會不會走錯辦公室啊?

雷納·韋斯向我揮揮手,邀請我進入他的辦公室。儘管我們是第一次見面,但從事科學研究的相同經歷是一種強效黏合劑,拉近彼此距離的效果甚至好過同鄉、同齡人。我們靠著兩把與房間風格不搭調的椅子的椅背,腳放在同一個凳子上。交談時,我們直接略過俗套的寒暄進入主題,氣氛十分友好,就像相識多年的朋友。

「我的人生道路始於一個夢想:我希望可以輕輕鬆鬆地聽音樂。大概是1947年,社會上掀起了高保真音響的流行浪潮。雖然我當時還是一個孩子,但我製造出第一代高保真音響。生活在紐約市的移民大多喜歡聽古典音樂。

「看到那邊的揚聲器了嗎?那是我從布魯克林的一家電影院淘來的。電影銀幕後面放著一堆這樣的揚聲器,我弄到了20個,然後拖拽著它們上了地鐵。當時,布魯克林派拉蒙電影院剛剛經歷了一場火災,所以電影院淘汰了這些揚聲器。就這樣,我擁有了電影工作室的專業揚聲器。我設計的電路也非常棒。此外,我還弄到了一台調頻收音機。之後,我經常邀請朋友來我家聽紐約交響樂團的演奏。那種感覺簡直無法想像,我們就像坐在劇院裡。從揚聲器裡傳出來的音樂簡直太美妙了!」

雷納示意我觀看揚聲器內部的圓錐形金屬結構。揚聲器的外殼做工粗糙,顯得極其笨重,在現代設計中早已被摒棄。但是,除此之外,這個在1935年前後生產的揚聲器並不像一件年代久遠的產品。從技術上看,它不像20世紀30年代的必需品,而更像20世紀70年代放縱生活的產物。他的辦公室裡還堆放著從其他設備上拆卸下來的金屬外殼,因此揚聲器並不是那麼顯眼。科學家們正圍著這堆設備忙個不停,擺弄著一台基於20世紀60年代思想實驗製造的引力波探測器。當時,雷納希望製造一個裝置,用來記錄時空振蕩發出的聲音。後來,他才發現他並不是第一個產生這種想法的人。這個實驗堪稱科學界遠大理想的一個典範,它的影響力已經超出了這棟大樓,甚至超出了馬薩諸塞州劍橋市的範圍。為這套裝置研發零部件的實驗室坐落在隔壁大樓的地下室裡,但是全套設備的組裝卻被安排在其他地方進行。

2005年,雷納放棄了麻省理工學院物理學教授這個令人尊敬的職位,一心一意地待在4 000米長的混凝土管道裡,為激光真空管接裝示波器,檢查18 000立方米的真空管是否有滲漏,測量潮濕陰冷、黃蜂成群的密閉空間中發生的地震振動。雷納選擇退休的主要目的是重拾學生身份,但是,由於被授予了榮譽退休教授的重要頭銜,他開始了令人羨慕的「退而不休」的生活。

雷納在說話時會強化重音,這是一代紐約人的特點。他標準的美國口音中混雜了些許歐洲口音,偶爾還有德國人那種抑揚頓挫的語調。這些特點融合在一起,給我一種熟悉的感覺,不僅讓我想到了他的出生地,還讓我想到了他出生的那個時代。1932年,雷納出生於德國柏林,他的父親弗雷德裡克·韋斯來自一個富裕的猶太家庭(雷納的祖母出身於顯赫的拉特瑙家族。雷納的性格特點「非常像德國人,還有點兒像猶太人」),具有叛逆精神。雷納的母親格特魯德·羅斯納不是猶太人,據雷納介紹,她同樣具有叛逆精神。「不知道是怎麼一回事,他們倆走到了一起。」雷納的語氣似乎是在暗示,其中有我們永遠無法瞭解的秘密。後來,他揭開了這個秘密:「然後,我就來到了這個世界。但是,他們那時候還沒結婚呢。」

與在他家客廳裡欣賞交響樂的其他移民一樣,雷納在談到自己的人生經歷時也是津津樂道。也許他說話的腔調就是這樣形成的吧。不過,他的描述與實際情況並不相同,因為他的人生歷程早在埃利斯島[1] 上交換文件之後不久就拉開了帷幕。雷納的父親是一名神經科醫生,在柏林的一家工人醫院工作。後來,納粹把觸角伸到了這家醫院。他們的一名內線做手術時操作不當,導致一名病人死亡。雷納的父親政治覺悟很高,他把這次醫療事故報告給權力已被削弱的醫院領導。結果,出於報復心理,納粹在大街上抓住了他,並把他關在地牢裡(雷納的家人沒有提到這個地牢的具體位置)。要不是格特魯德在新年前夕懷上雷納的話,弗雷德裡克可能無法重見天日了。身懷六甲的妻子與她在魏瑪共和國地方政府工作的父親竭盡全力,終於救出了弗雷德裡克。雖然弗雷德裡克獲得了自由,卻被迫遠走他鄉。

弗雷德裡克越過邊境線,進入捷克斯洛伐克境內。不久後,雷納的父母在那裡團聚。雷納一直很奇怪,他的父母之間的爭吵似乎從來沒有停止過(他們認為自己的婚姻不美滿是由希特勒造成的),而他母親竟然在1937年懷上了他的妹妹西比爾·韋斯。為了緩和緊張的家庭關係,他們全家來到了波蘭邊境的塔特拉山脈,開始了首次家庭度假之旅。在旅館的大廳裡,一台古老的木質哥特收音機深深地吸引了雷納。這台帶有發光管的收音機正在播放張伯倫的綏靖主義外交政策(在它的影響下,捷克斯洛伐克的部分領土最終被德國侵佔)。他們轉動收音機的旋鈕,鎖定張伯倫的聲音,以便準確無誤地瞭解關鍵信息。根據雷納的描述,當時有大批驚慌失措的德國僑民(其中很多是猶太人)開始行動,希望在政策生效之前逃出山區,前往布拉格,最終離開捷克斯洛伐克。雷納回憶說:「我們逃出來了,真是太幸運了。我的父親能逃出來,肯定是因為他是一名醫生。好多人都沒能逃出來。」

到了紐約之後,雷納的母親靠打零工維持整個家庭的生計。這種情況一直持續到幾年之後雷納父親的精神分析診所開業。雷納說:「我進入了紐約的哥倫比亞初級中學,和默裡·蓋爾曼(1969年的諾貝爾物理學獎得主)成為校友。他比我高幾屆。人們總是拿我和他做比較,然後用『那個傢伙無所不知,而你就是一個廢物』之類的話貶損我。」

在人們剛剛擁有調頻收音機時,雷納就已經可以憑借他掌握的電子學知識製造擴音器,增強收音機的效果了。他還趁機做了一點兒小生意。他的第一個顧客與他沒有血緣關係,但有姻親關係,雷納稱這位顧客為「露絲嬸嬸」。現在,雷納已經記不清他的第一筆生意賺了多少錢(我也沒有問他),他記得自己只收了成本價。之後,雷納成為一名企業家,把他的產品賣給那群渴望擁有高保真音響的移民。這些人在聽到清楚的樂曲從雷納的產品中傳出來之後,他們的口口相傳讓產品的銷量迅速增加。

雷納回憶說:「當時,人們使用的是蟲膠唱片。這是一種最原始的唱片,有嘈雜的背景音。但是,黑膠唱片就沒有這個問題。蟲膠唱片有時還會發出很刺耳的聲音,就是那種『嘶嘶嘶』的背景音。你知道,唱針就是靠唱片粗糙表面的摩擦力推動的。當時我就想,有沒有什麼辦法可以消除這些可惡的嘈雜聲呢?

「在播放貝多芬奏鳴曲中婉約舒緩的樂章時,你的耳朵裡會充斥那種『嘶嘶』的聲音。怎麼辦呢?如果你同時聽到很多種聲音,這種『嘶嘶』聲就會被蓋住。於是,我準備設計一個電路,通過改變帶寬的方式達到放大聲音的目的。但是,我知道自己的知識結構還不足以獨立完成這個任務,於是我決定上大學去學習這些知識。

「就這樣,我來到了麻省理工學院。我選擇學習音頻工程,因為我不知道還有其他什麼學科。但我很快就發現,我的理想並非成為一名工程師。於是,我申請轉到物理系,具體理由是什麼,我也不知道……好吧,跟你說實話,那時候我的想法非常簡單,就是因為物理系的要求沒有其他系那麼嚴格,而我又非常任性,不想遵守任何規定。」

雷納很肯定地告訴我,麻省理工研究團隊的所有成員都還沒下班。透過敞開的門,我看見一些人在埋頭工作。隔壁實驗室裡的人就更多了。辦好登記手續之後,我們走進了研發實驗室。實驗人員有的席地而坐,正在整理電纜;有的在光學工作台上工作;有的在操作某種發出刺耳噪聲的工具;有的手拿護目鏡,雙眼盯著一個老舊的示波器,在診斷某個故障。我發誓,我真的看到了一張軟盤!我猜想這張軟盤在製作上多半達到了令人讚歎的水平,因此我盯著它仔細端詳了很長時間。體力勞動加上絲絲入扣的分工協作,再加上及時反饋機制,共同成就了一台機器。在某些層面,權力呈現出一種水平結構。每個人似乎都充分瞭解工作內容,整個團隊就像一個結構複雜的蟻群,以一種不疾不徐的節奏有條不紊地運轉。一項工作完成之後,團隊成員會馬不停蹄地開展下一項工作。每位科學家的注意力都非常集中,他們所從事的研究工作決定了他們關注的都是微小的內容。每個人都訓練有素,而且準備充分,足以承受長時間的棘手工作給身心帶來的巨大壓力。一名研究生正在小心翼翼地調整光學工作台上的一台精密儀器。100年前(可能更早),愛因斯坦預測時空並不是永恆不變的。現在,這些人正在齊心合力製造一台超敏感裝置,記錄從太空傳來的聲音。

他們建造的不是望遠鏡,而是一台記錄裝置。如果他們最終取得成功,這台兼具科研儀器與樂器兩大功能的設備就可以記錄空間形狀的微小變化。只有質量非常大的天體完成最劇烈的活動,時空才會發生足以被探測器捕捉到的振蕩。黑洞碰撞會引起時空波動,中子星、脈衝星的碰撞,恆星爆炸和天體物理學上難以想像的時空瀑布也會產生類似的效果。空間距離的收縮與膨脹就像大海的波浪,以時鐘節奏在宇宙中(也就是在時空中)向前傳播。引力波不是聲波,但只需借助模擬技術,就可以把引力波轉變成聲音,與傳統擴音器將電吉他琴弦的波動轉變成聲音的原理非常相似。打一個不是特別貼切的比方,天文災害就是彈奏吉他的撥片,時空就是琴弦,實驗中使用的這套設備就是吉他的琴箱。如果為這個比喻增加幾個維度,天文災害就相當於鼓槌,時空就是三維皮鼓的鼓皮,實驗設備的作用就是在皮鼓將無聲樂譜變成樂曲的時候記錄下皮鼓在形狀上發生的變化。科學家坐在控制室裡,監聽探測器捕捉到的聲音。儘管這些聲音已經接受了從商店買來的揚聲器的放大處理,但他們聽到的仍然是一些嘈雜的背景音:「嘶嘶」。

麻省理工學院的這些設備非常珍貴,但是放到整個LIGO項目中就顯得微不足道了。LIGO項目的總部設在加州理工學院,有一台原型機也放在那裡。不過,與在漢福德和利文斯頓的那兩台探測器相比,這台原型機也顯得微不足道。雷納問我:「你還沒去現場看過吧?準備什麼時候去?等你親眼看到之後再說吧。」他靠在椅背上,臉上再次露出非常驚訝的神情。那兩台探測器的長度大約是雷納製造的第一台原型機的2 500倍。我也靠在椅背上,想像著兩者之間的比例關係。接著雷納說道:「去現場參觀過的人並不多。」

從上大學開始,雷納為了從事科研工作,就一直奔走在劍橋市縱橫交錯的街道上,儘管在走出肯德爾廣場地鐵站的那一刻,他就發誓要回到紐約。那是9月的一個陰冷潮濕的上午,劍橋市(波士頓這個製造業中心的角落)正散發著陣陣臭氣。用動物屍體提煉物、動物脂肪製成的肥皂,與蛋黃醬、醃菜混合在一起,成了一種深棕色的東西,讓人聞後噁心不已。但是,他沒有兌現這個誓言,而是在這個發出一股股刺鼻氣味的城市中待了下來。他之後的人生基本上都是在劍橋市度過的,其間只因為一些必要的原因離開過幾次,而且時間都不長。不過,在麻省理工學院學習的頭幾個月裡,他沒有表現出一絲一毫的桀驁不馴。

「後來,我墜入了愛河。我就像個傻瓜,覺得自己不應該這樣下去。於是,我退學了,並追隨那個女孩來到了芝加哥。她是一名鋼琴演奏者,因為她,我的生活發生了改變。在那之前,我沒想學習彈鋼琴,但是遇見她之後,我開始學習彈鋼琴。我記得自己那時候已經20歲了,甚至更大。這一切都是因為她。

「多年之後初次接觸引力波時,我心裡想:『啊,LIGO涉及的頻率範圍與鋼琴是一模一樣的。』

「這麼說吧,那時的我被愛情沖昏了頭腦,根本不去考慮未來會怎麼樣。後來,那個女孩愛上了另一個傢伙。人絕對不能相信愛情,我的意思是,你不能沉溺於愛情。你應該知道愛情是怎麼一回事。於是,我又回到了麻省理工學院,開始物理學的學習和研究。但同時我也背上了中途退學的不良記錄。」

從大學退學的雷納在職場上闖蕩無果後,又回到了麻省理工學院,住進了「二戰」期間作為應急措施在校園角落草草搭建的「夾板宮殿」。這些用木頭搭建的臨時建築搖搖欲墜,預期壽命不超過幾年時間,原計劃在戰爭期間使用,戰後幾個月會被拆除。這些房屋吱嘎作響,不僅四面透風,而且被煤煙熏得漆黑,住在裡面非常不舒服,窗戶偶爾還會被風吹落到臨近麻省理工學院的瓦瑟大街上。但是,它們的耐受力卻非常強,堅持了幾十年的時間,儘管它們的用途在其間多次發生變化。除了麻省理工一直偏愛的編號體系賦予它一個看不出任何含義的樓號以外,20號樓始終沒有任何正式的名稱,「夾板宮殿」應該是最適合它的綽號了。雖然外觀簡陋,但是在5名科學家進入這棟臨時性建築工作之後,「夾板宮殿」一夕之間變成了一個傳奇的存在。夾板牆和天花板上被鑿出一個個孔洞,水電線路通過管道從頭頂上和薄薄的擋板中間接進來。伴隨著屋外的喧囂聲,創意接踵而至,穿過那熱得發燙的瀝青屋頂和石棉隔熱層,闖進這些科學家的大腦。這棟簡陋不堪的三層建築似乎不僅為他們提供了科研場所,還幫助他們擺脫了各種思想的桎梏。至少有9人因為在20號樓的研究而獲得諾貝爾獎,涵蓋雷達、語言學、神經網絡、聲頻工程、引力物理學等研究領域。人們在分析這個文化現象時不禁問道:「到底是什麼原因激發了如此旺盛的創造力?」1998年,顛覆了人們的預期、存在50年之久的「夾板宮殿」被拆除了。科研人員、附近的居民以及在那片操場上玩耍的孩子們,親眼見證了這個歷史時刻。

雷納就像在國家徵用權鬥爭中財產被徵收一方中的最堅定的抵制者,堅決反對拆除這棟建築。在「夾板宮殿」裡,科學家們經常見面,不經意產生的交集可遇不可求,有著非常重要的意義。有一次,雷納幫助一位生物學家處理了一隻死貓。雷納說:「嗯,那隻貓(當時)還沒死,不過就快死了。」那個傢伙用那只可憐的貓做實驗,結果連接在貓身上的電子器件發生了故障。雷納克制著自己的同情心(他不敢看那只可憐的貓),幫助那位生物學家從貓身上採集了一些數據。雷納輕描淡寫地說道:「我們就是一個非常有意思的團隊。」

當年,雷納在這棟簡陋的三層小樓裡四處打聽:「請問你們需要人手嗎?」如今,60年已經過去了,雷納幾乎沒有什麼變化(儘管在某些方面有所改變)。那時候,真的有人需要人手。於是,雷納開始了做實驗室檢驗員的工作,兩年之後,他再次恢復了學生身份。雷納回憶說:「讀研究生期間,我非常快樂。其間,我結婚了。我的妻子懷孕後,這段快樂的時光就結束了。我必須走出校園,不是嗎?但是,我寧願永遠當一名研究生,因為研究生的生活太美妙了。我可以不停地做實驗,永遠不用考慮金錢這類問題。就這樣,我做了一個又一個實驗,有的實驗還非常荒唐。」拿到學位之後,雷納先後在塔夫茨大學和普林斯頓大學工作了一段時間,最後又回到麻省理工學院,成為一名教授。雷納告訴我,他不喜歡普林斯頓的天氣。他這樣說似乎是為了避免我進一步發問。

LIGO探測器的靈感產生於課堂之上。當時,雷納還是一名助理教授,負責講解愛因斯坦的「彎曲時空」這個晦澀難懂的理論。雷納告訴我:「(麻省理工學院的人)可能會想:這個傢伙去過普林斯頓大學,肯定對相對論有所瞭解吧……其實,我對相對論的瞭解非常有限。我指的是廣義相對論,而不是狹義相對論。

「但是,我不能坦率地告訴其他人我不瞭解廣義相對論。我在這裡開展的研究項目,研究的不就是萬有引力嗎?我能告訴他們我不懂廣義相對論嗎?因此,我沒有坦白……就這樣,我給自己找了一個大麻煩:我必須比學生早一天弄明白講授的內容。現在,所有人都要面對這種局面,而我早就在這樣做了。我無法拒絕這個任務。

「於是,我開始在課堂上講授相對論。現在,這門課在LIGO項目裡佔有非常重要的地位,因為整個項目就脫胎於這門課程。那是1968年,或者是1969年。就像我剛才講的那樣,我必須比學生早一天弄明白講授的內容。這裡面的數學知識讓我吃盡苦頭,我通過思想實驗,努力弄懂所有內容。要知道,我是在自學這些內容。我不停地學習,因為這些數學知識太難了,我完全不懂。但是,我沒有放棄。學習這門課的學生都非常不錯,他們知道我也學得十分吃力,對我表示理解。令他們感興趣的是,我上課時總在不停地介紹我的實驗知識,這種現象非常罕見。你知道,教授廣義相對論的人通常不會關注這些實驗……學生們沒有放棄這門課,是因為我教給他們的那些東西中有很多在其他地方學不到。

「學生們要求我講解引力波方面的內容……我使用的教學材料是愛因斯坦的德語論文,因為我會德語……我從這些論文中得到了一個啟示:讓光束在物體之間來回運動,再測量這些光束的變化。這個方法並不複雜,但卻非常新穎。這是整個廣義相對論中,我唯一理解的內容。

「於是,我以思想實驗的形式,提出了一個創意:『我們通過在物體之間來回運動的光束來測量引力波吧。』這是因為光束的測量可以做到。整個創意是這樣的:在這裡放一個物體,把另外一個物體放在那裡。讓這兩個物體成直角設置,並且自由懸浮在真空中。然後,在它們之間發射光束,就可以回答『引力波對光在物體間傳播所需時間有什麼影響』這個問題了。這是一個程式化的問題,就像俳句一樣,不是嗎?你絕不會認為這個問題有任何研究價值。」

雷納的想法是讓鏡子懸浮在空中,並在與地面平行的方向上自由擺動,然後觀察引力波出現時鏡子振蕩的情況。記錄下鏡子之間的距離變化,就可以知道時空形態的變化情況。由於光速是恆定的,利用光沿軌道傳播的時間就可以測量出整個路徑的長度。如果光的傳播時間稍有變長,就說明鏡子之間的距離增加了。如果光的傳播時間稍有變短,就說明鏡子間的距離縮短了。

即使再精密的鐘錶,也無法捕捉到光線傳播時間的微小變化。雷納想出的辦法是,利用懸浮的鏡子製造一台更精密的儀器——探測器。探測器由兩條相互垂直的干涉臂構成,激光沿著兩臂傳播,而不是在一條干涉臂中來回振蕩。從激光器中發射出的激光被分光鏡分成兩束且強度相同,一束沿著其中一條干涉臂運動,另一束則沿著另一條干涉臂運動。兩束激光在干涉臂兩端的鏡面上發生反射後,沿著兩條干涉臂回到分光鏡,經過合併干涉之後產生兩種結果。如果激光在兩個方向上的傳播距離相同,那麼兩束激光匯合後的一個結果是光強會變得更強,另一個結果是光完全消失,剩下一片黑暗。如果兩條干涉臂長度不同,兩束激光的匯合就不完美,從一定意義上講屬於不同步。

「班上有很多學生都被這個思想實驗吸引住了。

「那門課程帶給我的收穫是,有幾名研究生決定跟隨我一起研究這個項目(那個實驗室真是太美妙了)。我的腦海裡經常會浮現一個瘋狂的情景:飄浮著的物體,在物體間來回運動的光線。這個想法看起來並不那麼難以理解。」

整整一個夏天,雷納都在考慮這個問題。後來,隨著理論上取得進展,以及實驗從未停止,他終於在當時還沒有被拆除的「夾板宮殿」裡製造出一個小型原型機。在這個不大的儀器頂端和兩條1.5米長的L型臂的兩端裝有鏡子,但是由於靈敏度不夠,它根本不可能探測到時空形態的任何實質性變化。不過,這台原型機是對製造引力波探測器的想法的驗證,也統一了他們的思想。隨後,雷納和他的學生提出了一些假設數據。他們希望在恆星爆炸產生的引力波到達地球時,或者在兩顆沿軌道運行的黑洞引發時空振蕩,最終相互碰撞合併成一個大黑洞時,可以利用他們設計的算法,對這些假設數據加以檢驗。為了讓這個「該死的東西」發揮作用,他們必須等到晚上地鐵停運之後才能幹活,因為在「紅線」地鐵從麻省理工學院旁邊隆隆駛過時,儀器中的反射鏡會發生沒有研究價值的擺動。而且,只要有卡車從建築物後面經過,這些鏡子就會錯位。雷納想了一個辦法,他在週末封堵了瓦瑟大街。就這樣,在近乎荒謬的條件下,雷納的原型機開始發揮作用。進一步思考你會發現,這些條件也許正是他們需要的。在談到這次壯舉時,雷納坐直了身體,頭高高地揚起,緊閉的嘴角露出一絲笑意。

第二次世界大戰爆發時,美國政府毫無心理準備,草草搭建「夾板宮殿」就是政府亡羊補牢的表現之一。經過一番內省,美國人十分感觸,他們發現美國缺少一支訓練有素的科學家和工程師隊伍,這肯定會阻礙軍事研究的發展。在戰爭壓力的逼迫之下,美國開始以搭建「夾板宮殿」的速度發展科技,兩者的不同點在於後者的產值可能更高一些。強烈的動機在戰爭還未結束時就催生了一些非常重要的技術(比如,雷達和微波技術),到了和平時期,這些技術又被迅速應用到日常生活中。儘管在20世紀60年代,「夾板宮殿」裡的這個實驗室仍然依賴於美軍聯合勤務部門的資助,但是雷納很肯定地告訴我,軍方只對他們提出了一個附加條件或者指令性要求:資助的款項必須用於對從事有科研價值的研究的科研人員和工程師進行培訓。

「不,不,這些研究不屬於保密範圍。軍方真的是最慷慨的資助者。當時,他們被越南戰爭等問題弄得焦頭爛額,軍方認為,他們的當務之急是對科研人員進行培訓(很顯然,這個觀點是不正確的)。他們希望提前做好準備,以免將來需要完成某個『曼哈頓計劃』或者籌建某個輻射實驗室時,再次陷入捉襟見肘的境地……他們一心希望培養出優秀的科研人員,至於這些科研人員將來研究什麼,他們根本不關心。」

20號樓就是一個明證。崇尚創造力、自由以及其他優秀品質的美國人,紛紛湧入這個科研「聖地」,開始了孜孜不倦的研究工作。戰場上取得的勝利令美國人趾高氣揚,也為「夾板宮殿」裡的研究提供了動力,讓這種與其說是緊張不如說是愉悅的探索研究工作持續了50個年頭。戰爭留下的另一筆遺產是與這類研究相配套的資助體系。雷納認為,他之所以回到麻省理工學院當老師,就是因為軍方資助所具有的自由性。雷納說:「我甚至不需要提交申請報告,而是直接去找實驗室的負責人,他們就想辦法為我籌集了5萬美元研究經費。這可是一大筆錢啊,我用這筆錢購買了材料,建造了這台原型機。」

在「夾板宮殿」奇怪的學術氛圍中,研究成果要麼發表要麼捨棄的壓力不像外界那麼大,這使得雷納擺脫了各種煩瑣的規則,以高標準完成自己的研究工作。專業期刊絕不應該刊發任何不完整的研究結果、沒有成功實現的想法以及粗製濫造的實驗。在學術界瘋狂的論文發表潮流中,不乏投機鑽營、功利主義的成分,而這正是雷納避之唯恐不及的東西。他說:「我的短板之一是沒有發表多少研究成果,有好幾次我都因為這個問題陷入困境。我也不知道最終會怎麼樣,也許會萬劫不復吧……後來,我因為這個問題也吃了很多虧。」

雷納敢於嘗試,注重實際,講求效率,但是沒有政治野心。他做實驗的動機非常單純,就是出於好奇心,對自己的職業發展規劃卻漠不關心。他說:「我甚至沒有考慮終身教授申請年限的問題,這不是我應該考慮的事情。我是一名教授,既然他們聘任了我,我就應該盡自己最大的努力做一些有價值的事。讓那些亂七八糟的東西見鬼去吧!」他的灑脫讓他能夠專心做研究,敢於冒險,也讓他顯得特立獨行。人們對產生引力波的天體現象仍然知之甚少。實驗需要大量投入,但是前景渺茫進展緩慢,而且不知道是否具備原型機發揮作用所需的外部條件。因此,即使他成功地製造出這台機器,最終仍然有可能徒勞無功。

「有人告訴我,系裡擔心我終將一無所獲。他們認為我從事的項目不切實際,建議我腳踏實地地做一些能迅速見到成果的研究。我能接受這樣的建議嗎?當然不能,我只想研究一些有價值的重要問題,我才不關心需要耗費多少時間呢!

「伯尼·波克是天體物理部門的負責人,後來成為我的指導老師。我並不願意伯尼擔任我的指導老師,但是有什麼用呢?他堅持做我的指導老師,伯尼的處事方式就是這樣。他不停地敲打我:『你研究的這些東西沒有任何意義。看吧,如果你固執己見,你將永遠做不成終身教授!』(當時我連終身教授是什麼,也沒有搞明白。)」

雷納不可能要求學生在探測器這個項目上花費太多時間。攻讀學位需要學習和掌握大量科技知識,而這個項目的生命週期將遠遠超過學生們攻讀學位所需要的時間,儘管雷納沒有說明兩者之間到底相差多久。此外,雷納也承認,他的同事肯定會對他的這個想法嗤之以鼻。完全符合要求的機器,還是一個遙不可及的夢想。同時,他的這個創意不僅需要災難性的天文現象引發時空振蕩,而且振蕩的程度必須足夠強,才能被機器捕捉到。更何況,符合這些條件的天文現象也許根本不存在。面對不絕於耳的質疑聲,雷納無言以對。

此時,雷納面臨著科研道路上一個司空見慣的抉擇。要實現科研目標,雷納需要製造無比龐大的機器。這台機器至少長幾公裡,比原型機大好幾千倍,甚至比麻省理工學院的校園還大。這麼大的規模實在令人匪夷所思,足以成為該項目被放棄的理由。另外,在成果發表方面,雷納仍然沒有任何進展。他的學生只好改換門庭,紛紛轉投其他主流項目。雷納本人也差點兒沒有得到終身教職,得不到終身教職就相當於被辭退。禍不單行的是,美國軍方聯合勤務部門突然停止了對實驗室的資助,導致那種舒適愜意的探索研究氛圍一下子就不復存在了。「這一切變故的罪魁禍首是越南戰爭……遺憾的是,在越南戰爭的影響下,美國國會通過了曼斯菲爾德修正案,這讓我陷入了麻煩……從此以後,美國軍方的資助就停止了。事實上,科研團隊與美國軍方是簽訂了資助合同的,但是後者莫名其妙地就忽視了這個事實。這種情況非常糟糕,要知道,越南戰爭讓美國人深惡痛絕,停止資助是反越南戰爭運動的一個部分……但是,我的研究項目與軍事沒有任何關係。於是,我寫了一份申請報告,這是我平生第一次寫這樣的報告。」

1973年前後,雷納寫了一份申請報告,請求美國國家科學基金會同意他使用原型機繼續他的研究工作。但是,這份報告遭到了拒絕。由於得不到資助,又不能用有前景的規劃將學生留在實驗室裡,雷納只好改弦更張,集中精力從事另外一項宇宙學實驗——測量大爆炸的餘光。(說到這裡,雷納表達了對伯尼·波克的感激之情。正是因為伯尼的干預和一些有益的建議,雷納和他的學生才能夠擺脫困境,去進行一些重要的宇宙學實驗。)在新的研究領域裡,他臥薪嘗膽,取得了不錯的成績,但他當初那個有點兒瘋狂的創意似乎要被束之高閣了。

申請報告遭到拒絕,雷納感到十分失望。大約一年之後,馬克斯·普朗克科學促進協會的一位德國物理學家給雷納打了一個電話。雷納回憶說:「給我打電話的是亨茲·比林斯。他希望瞭解探測器製造工作取得了哪些進展……他們對我的這個創意十分感興趣,希望瞭解後續內容。」雷納一直躲在20號樓裡研製這台探測器,除了在一次內部報告中提過,他再也沒有公開他的研究工作。那份內部報告也許會在小圈子裡流傳,但絕不會出現在大眾圖書館裡。因此,他實在想不通比林斯是如何得知這台探測器的。對於這個問題,比林斯的回答是,他的消息來源於雷納提交到美國國家科學基金會並遭到拒絕的那份申請報告。雷納懷疑,國家科學基金會肯定廣泛徵求了意見,引力波研究領域中的所有相關人員可能都收到了雷納的這份申請報告。

「當時,我們的研究進展並不順利。但令我們意想不到的是,他們也開始了這方面的研究。我的意思是,他們非要這麼做的話,我們是無法阻止的。事實上,馬克斯·普朗克科學促進協會的研究團隊資金充足,已經完成了早期研發階段的大部分工作。我一直都很羨慕那些研究資金十分充裕的人。他們有資金,還有一大群經驗豐富的專業研究人員……因此,他們啟動了探測器研究項目(當時大概是1974年),而我的研究卻陷入了舉步維艱的境地。」

對於德國人取得的進展,雷納既高興又羨慕。他向美國國家科學基金會提出抗議,因為他的申請遭到美國的否決,而德國人卻以最有意義的方式對他的申請表示支持。他的理由非常充分,美國國家科學基金會迫於壓力,為他撥付了一筆足以完成原型機製造的資金。此時,由於資金充足,精心組建的德國工程師團隊「已經在探測器研製工作中,取得了喜人的成績」。德國人的探測器有3米長,外觀十分漂亮,但是與雷納的探測器面臨同樣的問題:體積過小,無法探測到引力波。因此,這台探測器不具有任何實際價值,不過是探測器的微型模型。

雷納的創意已經散播出去,變成了某種實實在在的機器,而且尺寸不斷增大,技術也在不斷發展。其他科研人員在瞭解這個創意之後,利用手頭的工具,將一個個抽像的概念變成由金屬和激光構成的實物。雷納的劣勢非常明顯,他知道橫在自己面前的是一條難以逾越的鴻溝。最終建成的全尺寸探測器應該是讓人們為之瘋狂的天文學儀器,也是將聲頻工程技術發揮到極致的錄音裝置。但是,他沒有辦法實現這個目標,只能眼睜睜地看著其他人將這個美麗的夢想變成現實。他默默地守在實驗室中,在新老學生的交替中,悄悄地從事著探測器的相關研究。與此同時,他也在其他的前沿實驗中取得了一些成功。雷納的人生道路始於製造高保真音響以便能「輕鬆聽音樂」的夢想,而現在,他躲在一個毫無競爭力、破爛不堪的實驗室中,為一個走在世界前沿卻被低估的項目不懈努力。

雷納說道:「就在這時候,我結識了基普,之後我的人生發生了重大變化。」

[1] 埃利斯島在1892—1943年是美國的移民檢查站。截至1943年,估計有1 700萬移民在該島上接受移民局審查進入美國。——譯者注