Joe Weber
1969年，約瑟夫·韋伯宣佈，他在實驗方面取得了一個普遍認為不可能實現的成就，即成功探測到引力波的存在。不難想像，作為完成這項壯舉的第一人，他肯定無比自豪；不難想像，這樣的發現和成就，必然會讓他欣喜至極。在實驗的過程中，他幾乎沒有得到任何幫助，支撐他的僅僅是他一往無前的決心。他不停地計算，構思出一個又一個設計方案和奇思妙想。最後，在用掉了幾本筆記本和厚厚一沓稿紙之後，他終於製造出他的實驗儀器。名叫「韋伯棒」的棒狀引力波探測器設計精巧，可以與引力波產生共振。實心的鋁質圓柱體長為2米，直徑為1米，重量約為3 000磅[1] 。它的作用原理與吉他弦相似，但想彈奏出聲音卻不是一件容易的事。不過，如果引力波比較強，而且頻率與韋伯棒的固有頻率相同，它就會像音叉一樣振動發聲。
1919年，約納（約瑟夫·韋伯的原名）出生於新澤西州。他的父母是立陶宛籍猶太人，他還有幾個兄弟。後來，「約納」這個名字被「揚基」取代，最終又改為「約瑟夫」。韋伯的母親說話有很重的口音，一位老師從她嘴裡說出來的喬的名字誤聽作「約瑟夫」（Joseph）。他的母親點點頭，表示老師的發音非常接近。約瑟夫·韋伯原本的姓名應該是約納·基伯，但他的父母在匆匆忙忙地填寫護照信息時，把全家人的姓氏誤寫作「韋伯」。儘管重新填寫的費用不高，但他們還是選擇將錯就錯。
為了替父母省錢，約瑟夫·韋伯從庫伯聯盟學院輟學，去了美國海軍軍官學校。從此以後，他成為美軍軍官、雷達專家、導航員，最終當上一名指揮官。第二次世界大戰期間，列剋星敦級航空母艦在執行海軍任務時沉沒。當時，他正在這艘航母上服役。後來，他擔任了一艘獵潛艇的指揮官。根據基普·索恩的記錄，約瑟夫·韋伯在1982年的一次訪談中說：「1943年7月，我受命為小西奧多·羅斯福准將及1 800名突擊隊員確定登陸地點。戰後，我成為電子對抗部門的負責人……因此，我對美國海軍的電子對抗系統非常熟悉。」韋伯的口音中帶有一股歷史氣息，讓我不禁聯想到他那一代人。5歲時，約瑟夫被一輛公共汽車撞傷，必須接受語言恢復訓練。這次訓練徹底清除了意第緒語對他的影響，幫助他形成了濃重的美國口音。從那次事故之後，家裡人都叫他「揚基」。
退役後，約瑟夫·韋伯接受馬裡蘭大學的聘請，成為一名大學教師，「薪水豐厚得令人難以想像，每年可以掙6 500美元」。當時，約瑟夫·韋伯29歲。奇怪的是，儘管馬裡蘭大學開出的條件之一是他必須取得博士學位，但他並沒有博士學位。為了達到這個條件，約瑟夫·韋伯找到著名的物理學家喬治·伽莫夫，希望可以報考伽莫夫的博士研究生。伽莫夫教授問他：「你有什麼專長？」韋伯答道：「我是一名微波工程師，而且有一定的經驗。你能不能幫我選擇一個博士研究課題？」據韋伯回憶，伽莫夫的回答是「不能」。韋伯無須向基普坦承這件事，但是我覺得你們應該知道。當年，伽莫夫與拉爾夫·阿爾弗、羅伯特·赫爾曼一起，預言了宇宙微波背景輻射的存在。宇宙微波背景輻射可追溯至宇宙的誕生，是大爆炸後殘留的輻射，頻率屬於微波範圍。如果當時伽莫夫接受韋伯作為他的博士生，那麼他們有可能會憑借宇宙微波背景輻射的發現贏得諾貝爾獎。1965年，貝爾實驗室的科學家阿諾·彭齊亞斯與羅伯特·威爾遜合作，在機緣巧合之下，發現了宇宙微波背景輻射。後來，他們憑借這個成果獲得了1978年的諾貝爾物理學獎。據說，彭齊亞斯與威爾遜的發現是人類迄今觀察到的最重要的天文現象。
現在，讓我們重溫一下當時的情景。一位年輕上進、技術嫻熟的微波工程師走到深受世人擁戴的伽莫夫面前，問道：「你這兒有適合微波工程師的研究項目嗎？」伽莫夫直言不諱地答道：「沒有。」要知道，伽莫夫曾經預言源自大爆炸的微波背景輻射是存在的，微波背景輻射是證明宇宙起源理論的最有力證據。
在韋伯的科研生涯中，這種與重大成功失之交臂的情況發生過多次，這對他的職業發展產生了顯著的影響。在遭到伽莫夫莫名其妙的拒絕之後，韋伯開始從事核物理研究。他認真思考了微波激射器（利用受激發射原理製成的微波放大裝置，它還有一個更新的名稱，叫作激光器）的概念，並在1951年發表的第一篇論文裡全面討論了這個概念。微波激射器是激光器的前身。這給韋伯帶來了榮譽，儘管有人認為他的實際貢獻應該為他贏得更多的榮譽。如果韋伯的運氣好一點兒，他就有可能憑借這一成果，與其他人共享諾貝爾物理學獎，以及專利與經濟方面的回報。在此之前，韋伯已經攀上了科學的巔峰。像歐內斯特·亨利·沙克爾頓那樣與「第一」失之交臂的經歷，在韋伯的身上發生了好幾次：他差一點兒成為第一個發現宇宙背景輻射的人，差一點兒成為第一個擁有激光發射器專利的人，差一點兒成為第一個探測到引力波的人。他也因為這些經歷而為世人所知。他在接受基普的訪談時不經意地說道：「我之所以希望參與相對論研究，原因之一是我覺得這個領域沒有太多爭論。」他的這番話不帶有任何嘲諷的意味。
在幾張黑白照片中，約瑟夫·韋伯穿著白色短袖襯衫，戴著黑色方框眼鏡，一頭花白的頭髮梳向腦後。他彎著腰，正在棒狀引力波探測器的中段安裝石英晶體。探測器一旦發生共振，就會擠壓石英晶體，產生壓電效應。當電流從連接在探測器中段的電子元件中通過時，就可以記錄下「琴弦被撥動後發出的聲音」。整套裝置非常簡單，使用起來也十分便利。韋伯在馬裡蘭大學的一間實驗室中放置了一台探測器。從外觀看，這間實驗室十分普通。在它內部的一個狹小的房間裡，一台只需一人就可以輕鬆操控的探測器佔據了相當大的空間。其他幾台探測器是在距離校園約1英里[2] 的地方建造的，被安放在一幢與車庫極為相似的建築裡。隨後，韋伯又在芝加哥附近的美國阿貢國家實驗室裡安裝了一台探測器。這台探測器與馬裡蘭大學相距較遠，目的是排除附近地區發生的騷亂、車禍及暴風雨等巧合事件的影響。在整個過程中，韋伯大膽執著、殫精竭慮，充分發揮了自己的獨創性。探測器成本低廉，但是真的發揮作用了。每天，這幾台探測器都會多次接收到從宇宙傳來的信號。似乎宇宙也深受感動，為他送來了各種各樣的喧鬧聲。他沒有貿然地鑒別這些聲音的來源，因為他認為宇宙噪聲源是無法探知的，這份工作應該交給那些理論物理學家去完成。他發現的這個全新領域，既需要實驗主義者去發現奧秘，還需要理論物理學家去解釋這些奧秘。他取得了20世紀最偉大的實驗發現。為了這個發現，他和他的那個中等規模的團隊花了整整10年時間。這是相當大的投入，但是懷疑論者曾經認為，他們至少需要100年才能完成實驗。相較之下，他們花費的時間要少得多。
1969年，韋伯出席了一個廣義相對論研討會。在這樣的會議上，通常不會有什麼重大的科學發現，人們討論的都是諸如引力波是否存在的問題。但是，就是在這次會議上，韋伯公開了自己的發現。他在論文標題中寫道，他找到了「引力波存在的證據」，並指出這些證據來自銀河系，可能是發生碰撞的恆星，也可能是中子星或者脈衝星。與會者先是震驚，然後是掌聲雷動。從此，韋伯被各種讚譽包圍，並登上了雜誌封面，成為名人。
基普至今還記得韋伯公開發佈他的實驗成果的情景。儘管他覺得韋伯有點兒操之過急，但是在驚詫之餘，他也認為韋伯的這些成果不能不重視。韋伯的報告引起了物理學家們的興趣，他們希望揭開韋伯棒振動發聲的奧秘。理論物理學家也受到鼓舞，為這些聲音想出了各種各樣、稀奇古怪的來源。他們彷彿不是在解釋韋伯的實驗數據，而是在探索宇宙的全貌。羅傑·彭羅斯開始研究引力波，史蒂芬·霍金則開始研究黑洞碰撞。但是，計算結果迅速澆滅了人們的熱情。韋伯估計，銀河系每年需要耗損上千個太陽，釋放出的能量才能與他的數據相吻合。實驗主義者必須做到客觀公正，因此，作為一名實驗主義者，韋伯認為聲音來源不可知的觀點是成立的。但是，對於理論學家而言，這種觀點似乎意味著世界上存在著大量不合理的能量。馬丁·裡斯（現在是馬丁·裡斯爵士）與他的合作夥伴丹尼斯·夏瑪、喬治·菲爾德證明，韋伯自稱探測到的那些能量不可能是銀河系釋放出來的，除非它轟然解體。雖然這些計算結果帶有不確定性，但韋伯毫無退縮之意，儘管他也承認有些地方確實含糊不清。
約瑟夫·韋伯與約翰·惠勒在普林斯頓大學共事過一段時間。他第一次見到基普也是在普林斯頓大學，還有聲名顯赫的理論物理學家弗裡曼·戴森（Freeman Dyson）。韋伯與戴森探討過恆星爆炸（超新星）引發時空振蕩的可能性，並且根據這次討論，確定了韋伯棒的共振頻率。韋伯經常嘲諷理論物理學家傲慢自負，但是對於戴森給予他的鼓勵，他卻十分重視。他回憶說：「戴森告訴我，他一直在思考這個問題。剛聽到我啟動這個項目時，他覺得我太瘋狂了。但在認真思考之後，他第一個完成了引力坍縮的計算，並將計算結果發給我。後來，他在《星際通信》（Interstellar Communication ）這本書中再次進行了相關計算。」
在《星際通信》中的一篇名為「引力機器」的文章中，戴森以一種嚴肅的態度，一反傳統地研究了人類與可能存在的外星人之間建立通信聯繫的好處，還對緻密的死星這個引力波的可能來源進行了深入探討。儘管我們現在可以觀察到緻密的死星，但在1963年，這種星體是否存在的問題還沒有確定的答案。戴森猜測，先進的文明有可能安排兩顆緻密的死星繞軌道運行，從而以接近光速的速度彈射太空飛船。他認為，如果兩顆緻密的死星自然形成這種狀態，就有可能產生強烈的引力波，足以讓韋伯棒探測到。戴森的觀點得到了人們的認可，但人們並沒有視它為人類與外星人交流的一種形式，而是最有可能幫助人類直接探測到引力波的方法之一。
韋伯還從書中挑出一段令人振奮的文字讀給基普聽是「『引力機器』，作者是弗裡曼·J·戴森……因為引力波而損失的能量將對這兩個星體發生作用，使它們以越來越快的速度彼此接近。最終它們相撞，並釋放出強度大得難以想像的引力波……韋伯利用他的探測器，應該可以探測到這些引力波……利用韋伯的設備探測引力波，這件事似乎值得一試。」
偉大的科學家奧本海默也對韋伯給予了鼓勵。20世紀60年代中期，韋伯到機場接奧本海默。韋伯發現，奧本海默對於引力波探測也非常關注。韋伯回憶道：「奧本海默對我說，『你從事的可能是這所學校裡最令人興奮的一項研究。』聽到這句話，我大吃一驚，當然，我也深受鼓舞。奧本海默輕易是不會表揚別人的。」韋伯告訴基普，他的早期工作就是對收集到的證據進行登記、編號和存檔。
一石激起千層浪，韋伯的研究在科學界很快掀起了一道波瀾。在世界各地，包括IBM（國際商用機器公司）、斯坦福大學、貝爾實驗室，蘇格蘭、日本、德國、意大利、蘇聯，以及美國加利福尼亞州、路易斯安那州和紐約州的羅切斯特市，人們紛紛建造引力波探測器。1972年，NASA將韋伯設計的月球重力儀送到了月球上面。人們對探測器進行重新設計和改進，引入新的分析技術，但是，除韋伯以外，所有人都沒有探測到引力波。於是，喧鬧聲逐漸歸於安靜。
當時還在格拉斯哥大學的羅納德·德雷弗，與他的合作夥伴以及來自英國各地（包括哈維爾、劍橋、牛津和格拉斯哥等）的其他團隊一起，在結構簡單的韋伯棒的基礎之上，通過巧妙的改造與升級，設計出新的探測器。早在20世紀70年代初，羅納德就認為韋伯的觀點可能是正確的，並開始了在探測器技術上的投入。
劍橋大學的史蒂芬·霍金與加裡·吉布森探討了利用廢舊物品組建實驗室的計劃，但是他們最終沒有付諸行動。為了幫助他們實現這個計劃，羅納德還跑到廢品回收站去看一個廢棄的潛水減壓艙。結果，他認為這個減壓艙的確便宜，但是沒有利用價值。
20世紀70年代，羅納德曾要求造訪韋伯在馬裡蘭大學的實驗室，但由於韋伯的怒氣還沒有消散，同時心存疑慮，因此他直言不諱地表示不歡迎羅納德。經過一番周折，羅納德終於來到了馬裡蘭大學，但他發現韋伯對他的蔑視沒有絲毫減少。一見面，韋伯就告訴他：「你不能徑直跑進我的實驗室做引力波實驗。」羅納德沒有反駁，但是韋伯似乎也沒有意識到自己過於樂觀了。羅納德沒有把韋伯的不友好態度放在心上。回到英國之後，他開始在格拉斯哥大學建造自己的探測器，而且增加了探測器的尺寸。對於實驗的前景，儘管他也有所懷疑，但他仍持樂觀態度。令他鬱悶的是，探測器輸出的全部是噪聲。他和他的合作夥伴很快就發現，可以得出結論了：韋伯的實驗結果肯定是錯誤的。
布拉金斯基是建造探測器，並宣佈沒有探測到引力波的第一人。在僅僅進行了幾周的實驗之後，布拉金斯基就迅速放棄了原有的實驗設備。他認為，要麼花更大的力氣，建造更靈敏的探測器，要麼考慮徹底改變實驗方法。繼布拉金斯基之後，羅納德·德雷弗進行了大量的探測器實驗，還利用一兩年的時間，嘗試「各種各樣瘋狂的想法」。有傳言說英國人在劍橋大學盧瑟福實驗室開展了一個大型探測器實驗項目，德國的團隊則通過一個規範的探測器實驗，同樣對韋伯探測到引力波的宣言進行了駁斥。引力波探測器實驗陷入了窘境。
在1969年宣佈成功探測到引力波之後，約瑟夫·韋伯一夜成名，迅速躋身當代最著名的健在科學家的行列。但是，他的這個宣言很快就遭到了猛烈的駁斥。在隨後幾十年裡，無論是科研資助機構，還是同行，幾乎都撤回了對他的支持。馬裡蘭大學也將他「掃地出門」。韋伯曾經把自己擺在一個非常低的位置上，對比他小23歲的第二任妻子、年輕的天文學家維吉尼亞·特林布爾做出過一個評價。社會學家哈利·考林斯回憶道：「（韋伯）笑著對我說，他們結婚時，他聲名顯赫，而她默默無聞，但是現在情況正好相反。」這句話很好地概括了韋伯當時的處境。
即使越來越多的證據不利於他，整個科研界視他如敝履，韋伯也從不承認自己的實驗結果是錯誤的。偶爾還會有人檢驗韋伯宣稱直接探測到引力波的宣言是否屬實，不過，大量的證據都指向了不利於他的一面。韋伯檢測到的絕對不是引力波，那些記錄數據可能是設備瑕疵造成的結果，也有可能是他在分析或解讀數據時出錯了，更糟糕的可能是他在採集數據時存在偏見。
在韋伯發表宣言之後，IBM的實驗人員理查德·加爾文可能是受到了鼓舞，也有可能是對韋伯的實驗結果心存疑慮，他迅速製造了自己的探測器，並且把頻率選定在韋伯棒的窄頻範圍內。結果，就像其他的實驗人員一樣，他也一無所得，並感到非常不滿。通過前期的交流，他深信講道理或者擺出原始數據都無法讓韋伯改變觀點，因此他決定與韋伯公開論戰。1974年，在麻省理工學院舉行的一次關於相對論的會議上（在約瑟夫·韋伯榮譽加身之後，他引發的爭議愈演愈烈，使得這一類會議的氣氛也日益熱烈），加爾文站到禮堂的前面，公開駁斥了韋伯的實驗成果。在習慣心平氣和地討論問題的相對論學者面前，韋伯和加爾文差一點兒大打出手。因為脊髓灰質炎而行動不便的天文物理學家菲爾·莫裡森舉起枴杖，將憤怒的兩個人分開。雖然沒有動手打架，但是韋伯擺出了不屈不撓的姿態，加爾文則是一臉輕蔑的表情。
韋伯深受刺激，越發相信自己是對的。也許有人會說，加爾文的實驗效果比不上韋伯，因為加爾文的探測器比較小，建造得比較倉促，而且僅僅運行了一個月的時間。在任何情況下，任何兩組實驗都不會一模一樣，做對比需要花很大的力氣。作為一名科學家，韋伯有權利（或者更準確地說，有義務）指出對比實驗中做得不對的地方。如果對比實驗的邏輯不正確或者數據不充分，他是不可能認錯的。
在隨後的25年時間裡，約瑟夫·韋伯的境況依然非常艱難。貶低他的人抓住了他的幾個大錯，毋庸置疑，他的宣言是不對的。韋伯發現，在銀河系的中心每24個小時一次出現在我們頭頂上時，他就會搜集到若干異常數據。他斷定，這些信號有可能來自緻密的星系核，因為引力引發的大量活動有可能導致星系核發出強烈的引力波。在普林斯頓大學舉行的一次學術研討會上，韋伯通過圖表告訴聽眾，在銀河系的中心每24個小時一次出現在我們頭頂上時，數據就會出現一個非常明顯的峰值，這表明緻密的星系核正在發出強大的引力波。天文學家托尼·泰森與約翰·惠勒、弗裡曼·戴森一起，坐在聽眾席的前排。泰森回憶說：「聽到這裡，我們全都跳了起來，對他提出質疑：『韋伯，稍等一下，引力波應該可以穿透地球，不是嗎？』」韋伯的結論有一個問題：既然引力波可以穿過地球，那麼無論銀河系在我們的頭頂上還是腳底下，他的探測器都應該能探測到一組異常數據，因此這個週期應該是12個小時。在被指出他的推理有誤之後，韋伯重新分析了數據，並在兩周後得出了每過12個小時就會出現異常數據的結論。這種不嚴謹的數據分析方式加劇了人們對他的不信任。
托尼·泰森在貝爾實驗室建造了自己的探測器。在運行了一年多卻「沒有任何收穫」之後，他覺得自己應該立即停止這個實驗。但是，有可能開創一個新的物理學分支的前景仍然令他心動不已，他難以抵擋這種誘惑，因此他決定進一步迎難而上。羅徹斯特大學的戴維·道格拉斯也建造了一台探測器，而且道格拉斯與泰森的探測器是一模一樣的，以便探測在相距較遠的兩地同時發生的異常變化。在AT&T（美國電話電報公司，當時是貝爾實驗室的母公司）的幫助下，泰森實驗室、道格拉斯實驗室和韋伯實驗室實現了同軸電纜信號傳輸。其中一方可以將另外兩方的數據直接下載到數字磁帶上，然後獨立進行數據分析。
有一次韋伯宣佈，他在做數據分析時發現，這些獨立建造和運行的探測器採集到了某些異常數據，而且與他在馬裡蘭大學的探測器所發現的異常數據是同時出現的。如果相距較遠而且獨立運行的機器同時發現異常數據，就可以證明他的宣言是對的：這些信號真的來自天文現象，而不是地球上的某些干擾因素造成的噪聲。但是，道格拉斯與泰森沒有發現任何異常數據。
為了校準機器，泰森曾經故意在他的數據中注入一些虛假的脈衝信號。據泰森猜測，韋伯的數據中有一些噪聲與這些虛假的脈衝信號正好同時發生，使得韋伯從這些噪聲中提取了錯誤的信號。一頭霧水的泰森說：「我記得，我們把注入校準信號的事告訴韋伯了，也許是我們忘記通知他了吧。」如果韋伯宣佈的同步現象是這些錯誤信號造成的，那麼他在任何地方都可以探測到這種同步現象。更讓韋伯難以辯解的是，他們三人在記錄數據時使用的是不同的時間標準。泰森和道格拉斯使用的是格林尼治標準時間，韋伯使用的則是美國東部的夏令時。如果韋伯在凌晨兩點記錄下一組異常數據，並且宣稱泰森和道格拉斯的機器在凌晨兩點也記錄下異常數據，那麼這兩組數據之間其實有4個小時的時間差，所以它們並不是同時發生的。在任何情況下，發生這樣的錯誤都會讓人百口莫辯。最後，為了平息人們認為他存在主觀偏見的指責，韋伯再也不參與數據分析了。但是，為時已晚，人們對他的態度不再友好。他有意識地欺騙自己、誤導自己，以致產生了不切實際的幻想，發出了錯誤的宣言。結果，在一些公開程度非常高的研討會上，這個騙局被揭穿了。韋伯備受羞辱，變成了一個令人不齒的騙子。泰森對韋伯做出了這樣的評價：「他是一名偉大的電氣工程師，也是一名糟糕的統計人員。」
到20世紀80年代末，這位榮休教授只能自掏腰包，來維持實驗室（一幢沒有任何裝飾、非常簡陋的混凝土建築，位於馬裡蘭大學的校園裡，在一片樹林和一個高爾夫球場之間）的開支。據說，他還真的掏出了自己的錢包，證明他確實是「自掏腰包」。門口的牌子沒有得到悉心維護，「引力波觀測站」這幾個字已經褪色，與之一起成為明日黃花的還有它曾經代表的驕傲與自豪。
[1] 1磅≒0.454千克。——譯者注
[2] 1英里≒1.609千米。——編者注