Weiss对Zacharias充满感激,办公室墙上挂着Zacharias的大照片。“是他把我捞回了学校,然后又把我送到了研究生院,即便当时我满身都是伤痕”。 博士毕业后,Weiss去普林斯顿大学做物理学家Robert Dicke的博士后,研究引力的实验测试。1964年他重新回到了MIT做助理教授。那时候他几乎不发表文章,也从不为晋升的事担忧。他在MIT的同事Bernard Burke回忆说,“Weiss是一个快乐的人。但是,如果他不做出点什么名堂来,是不可能在MIT拿到终身教授的。”不出所料,Weiss很快就一鸣惊人。 当时,Burke建议Weiss把关注点从引力转移到宇宙微波背景(CMB)辐射的测量。这是1965年发现的电磁波,被为是宇宙大爆炸时期留下的余晖,因为宇宙无休止的膨胀,波长不断变长。然而在当时,这两者之间的关联仍然充满争议,缺少充分的证据。大爆炸时期的辐射应该有一个峰值不对称的热线谱,能够显示辐射的温度。在长波段,很多的研究组都观测到了一个与绝对零度以上3°C相符合的上升热谱。不过,到了1968年,火箭的测量发现了大量的短波辐射,与热线谱相悖,也不支持大爆炸假说。
为了研究这个现象,Weiss和他的研究生Muehlner建造了 一台可以搭载气象气球飞行并测量较短波长微波频率的设备。1973年,在3次飞行和1次重建以后,他们得到了和热线谱非常符合有效的数据,这个数据也首次证明了峰值。“这组数据完全推翻了火箭测量的结果。”Bureke说。“毫无疑问,在所有这些对微波背景感兴趣的人群中,Weiss变成了一颗耀眼的明星”。在MIT物理系,这一工作也为他稳固了地位。伯克利前校长Robert Birgeneau 1975年到2000年之间在MIT任职,他说Weiss喜欢去蓝领工人光顾的酒吧喝两杯,与很多同事并不合拍,但他对科学的热情和追求重要高难问题的勇气使他赢得了同事的尊重。 CMB的研究不仅仅使Weiss获得了终身教授,也让他在科学界成为领袖。1976年,美国宇航局NASA开始研发宇宙背景的探测卫星(COBE),项目的科学工作组选举Weiss为主席。1989年,COBE测量到高精度的微波光谱,确凿无疑地证明了CMB拥有热线谱。它也能检测到天空中点与点之间1/100000的微小温度变化,从而追踪新生宇宙中无限小量子涨落的痕迹。这对于宇宙标准模型至关重要。2006年,美国人John Mather 和George Smoot因为分别测量微波光谱和检测到这种波动而共享了诺贝尔物理学奖,而不少物理学家认为Weiss也应该分享这个荣誉。 其实在COBE之前,还没有拿到MIT终身教授的时候,Weiss就有了LIGO的想法。那是上世纪60年代,物理系让他教广义相对论这门课。“我不能告诉他们我根本就不懂广义相对论”,Weiss说,所以,他要好好学习让自己比学生懂得更多。Weiss把关注点放在引力的实验测试。课堂上,学生们让他讨论马里兰大学Joseph Weber做的实验,通过圆柱形的铝棒探测引力波。Weber认为引力波会拉伸圆柱,从而像音叉一样振动。 1969年,Weber声称他发现了引力波,却没有人能够重复。
Weiss搞不明白Weber的方法,所以发明了自己的方式,基于L型的干涉仪。干涉仪将激光分开,把两束光垂直地传输到下游的臂上。光束从镜子上反射回来,回到分光器的位置。假如两个臂的长度精准的一致,返回的光波就是同步的,重新结合后就会回到激光器。可是,如果“分支”的长度哪怕有一点点的差别,失准的重叠就会使一些光从垂直的“黑点”中泄露出去。Weiss意识到这可以用于探测引力波,因为“分支”长度会被经过的引力波拉伸而变得不同。他把这个想法布置成作业给学生做,同时写了一篇23页的报告,发表在MIT电子研究实验室的季度新闻刊物上。LIGO就萌芽于这篇文章。
不过从论文中的想法到LIGO的开工,还是经历了漫长的路程,历时20多年,花费3亿美金,测量精度达到质子宽度的万分之一。它由两个4千米臂长的干涉仪组成,分别位于美国相距3000公里的Livingston和Hanford。然后,然后就是去年九月的那一天,大家都知道了,人类首次探测到引力波。 (责任编辑:本港台直播) |