理想与现实的距离究竟有多远？人类从奠定引力波理论的基础，到认识引力波的存在，到开始探测，直至最终发现的故事告诉我们，这其间相隔了100年的时间。
距离1915年发表广义相对论20多年之后，直到20世纪30年代，爱因斯坦才开始相信可以由广义相对论推导出一个令他自己都感到吃惊的结论：宇宙本身在颤抖，这种颤抖具有能量，并且以波的形式在时空中传播。尽管如此，在当时探索引力波，乃至研究宇宙的结构和起源，都还不算是一个严肃的物理学话题，这种理论如同屠龙之技，只能停留在理论中——想要真正探测到引力波存在的直接证据，人类还需要再经历80年时间在物理理论和工程学领域不断进步。
从2016年2月11日开始，整个世界都忽然开始讨论起引力波——引力波时代开始了，而这一切，源于一个代号为“GW150914”的来自激光干涉引力波天文台（LIGO）的探测信号。2015年9月14日德国时间上午11点，马克思·普朗克研究所33岁的物理学博士后马尔科·德拉戈（Marco Drago）正在位于德国汉诺威的办公室里，他收到了一封来自系统自动提示邮件，筛选数据的计算机系统发现了一个可疑的信号，发来两张图片：在噪音背景中，每张图片都显示出一个时间长度不到1秒钟，类似于鸟鸣的波形。德拉戈随即发现这是一个非常值得注意的事件，信号噪声比相当高，而且专业训练让他辨认出，这个信号的形状显示这是两个黑洞合并成为一个更大的黑洞的过程。
首先注意到这个信号的德拉戈并未欣喜若狂，因为信号的波形太过理想化，他当时并不相信这是一个真实的探测结果。LIGO的物理学家们为了检验仪器的灵敏度，会人为地“注入”一些信号，而何时注入信号、注入何种信号，只有LIGO有限的几个人知道，并且只会在注入信号被探测到，通过检验，准备发表之际才公布于众。但德拉戈随即意识到，LIGO经过了花费2亿美元的升级之后刚刚启动引力波探测，注入信号的系统还没有开始工作，因此这极有可能是一个真实的探测信号。
意识到可能真正有所发现之后，德拉戈给LIGO在美国分别位于利文斯顿和汉福德的同事们打电话，询问他们是否同样注意到了可疑的信号，当时还在深夜的美国同事们回答说“没有”。而后越来越多的人开始意识到这个探测信号的意义，整个LIGO项目组花了一天时间才确定这不是一个注入信号。LIGO的发言人加布里埃拉·冈萨雷斯（Gabriela González）决定暂停LIGO升级计划，继续探测一个月收集引力波的噪声数据，然后再全面分析数据。经过仔细分析，他们发现这个波形由噪声产生的概率低至每20.3万年至多一次，可信度极高。
随后是利用超级计算机进行模拟，科学家们发现波形与广义相对论的预测完全符合。这两个黑洞可能已经互相围绕旋转了几百万年，直到它们彼此每秒钟互相旋转35圈以上时，LIGO才开始接收到引力波信号，旋转的频率迅速提高到每秒250圈，之后两个黑洞迅速合并为一个更大的黑洞。终于得到了确认，LIGO决定召开新闻发布会，向全世界公布这个重大发现。
在现场参加LIGO新闻发布会的观众中，一位名为维吉尼娅·特林布尔（Virginia Trimble）的天文学家可能会有非常特殊的感受。她的丈夫，已经在2000年去世的前马里兰大学物理学家约瑟夫·韦伯（Joseph Weber）正是最早进行引力波探测实验的物理学家。韦伯历时几十年，矢志不渝探索引力波直至去世，这在在物理学界早已成为一个饱受争议的故事，但是当人们终于以无可争议的证据发现引力波时，仍然没有忘记这位引力波探索领域的先驱。
韦伯在20世纪50年代就开始了利用实验寻找引力波信号的历程。他试着利用悬挂在钢丝上的高2米、直径1米的圆柱体铝棒来探测引力波的痕迹。韦伯坚信，当引力波经过时，有可能使探测铝棒发生百万分之一纳米的形变，令铝棒发出1660赫兹的轻微振动，而这种振动可能被转换为电信号从而被探测到——尽管外界环境的些微改变都可能造成铝棒的这种性变，但韦伯认为，如果多个铝棒探测器同时发出这种振动，就只能是引力波引起，从而证明实验成功。1969年他在《物理评论》（Physical Review）杂志发表论文，声称自己探测到了引力波信号，在1970年，他声称自己探测到了311次引力波信号，信号的来源指向银河系的中心。但令人遗憾的是，没有任何其他科学家可以重复韦伯的实验结果（他们在更加精密的实验环境下进行探测，又把实验温度降到极低，减少热噪声产生的干扰），于是韦伯关于发现引力波的声明始终没有得到科学界承认。
韦伯始终没有放弃通过铝棒探测引力波的实验，直到20世纪80年代，越来越多的科学家不再相信韦伯的探测方法，美国麻省理工学院年轻的物理学家雷纳·韦斯（Rainer Weiss）在准备讲授广义相对论课程的时候，忽然想到了探测引力波的另一个途径——利用迈克尔逊干涉仪（Michelson interferometer）进行探测，随后加州理工学院的物理学家基普·索恩（Kip Thorne）被韦斯说服加入到引力波探测计划，之后，他们决定利用激光干涉寻找引力波，几十年之后，他们终于取得了成功。
在科学研究的过程中，科学家们有传承，有竞争，也有相互激励和启发。成功者固然名利双收，获得鲜花和掌声以及耀眼的光环，但走在一条注定会失败的路上，或许也是对于科学的另一种贡献，韦伯和韦斯、索恩等人，先行者和后来者，在引力波探测的历史中，都有着属于各自的独特角色。
（本文写作参考了《科学》杂志的报道）
文 苗千
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