LHO
2000年前后建造的第一代LIGO探测器没有探测到来自宇宙的任何声音。这些机器证明这项伟大技术有可能实现，但是由于灵敏性不够，它们无法探测到引力波。又或者，宇宙中可能根本没有这种声音。让我们把所有的疑虑都抛在脑后，我们已经爬到了顶峰。这个顶峰既指我们所在的位置，也指未来的某个时间，即高新激光干涉仪全面投入使用的那一刻。在攀爬的过程中，我们先失去了韦伯，然后是罗纳德·德雷弗。但是，探索队伍还在不断壮大。无论谁离开了，都有人及时补上，攀上顶峰的使命没有受到任何影响。探索者们意气风发、昂首挺胸，朝着目标不断迈进。
汉福德LIGO探测器位于华盛顿州东南部一个归政府所有的偏僻保护区，与它相邻的是汉福德核工厂——全世界第一个核反应堆所在地。“二战”的最后一年，约翰·惠勒就是在这里完成反应堆的设计工作的。由钚分离设施提取的放射元素被用于制造“胖子”，它是由飞机投放的第二颗，也是（迄今为止）最后一颗原子弹。1943年，被列入保密范围的曼哈顿计划将部分工作人员安置到这里，与此同时，美国陆军部把近600平方英里[1] 区域里的居民（强行）迁走，使得这片本就人烟稀少的土地变成了不毛之地。从20世纪80年代起，汉福德场区就成了核武器制造中心、核废物填埋场。
总的来说，这就是一片闲置不用、没有农林价值的准沙漠。准确地说，它应该是干草原，尽管雨水稀少，植被却比真正的沙漠要多。一簇簇的多年生草本植物使人联想到打理不善的贫瘠农田。放眼望去，平坦的土地上几乎空无一物，只有一些核反应堆孤零零地矗立在地平线上。从冷却塔排放出来的烟雾（虽然与原子弹的蘑菇云同源，但不会令人望而生畏）融入积云之中，为对人畜无害的气象云图增添了几分卡通效果。
几英里外的几幢低矮建筑就是特别设计的LIGO实验室。这些几乎通体白色的新建筑采取的是平板结构，与LIGO实验室外围的那些核反应堆形成鲜明的对比。整修过的地面铺有从其他地方运来的鹅卵石，几丛精心修剪的翠绿色灌木点缀其间，仿佛人工搭建的微型电影布景，尽管还是半成品，但也能看出是精心构思的产物。
我到得很早，以便前往控制室参加每天上午8:30举行的例会。负责高新探测器组装工作的迈克尔·兰德里漫不经心地听着其他人的进度报告。屋子里摆放着两列三排电脑显示器，在数量略少于显示器的桌子旁懒洋洋地坐着大约20个人。有一个家伙的身体正随着他屁股下面的大的健身球上下起伏。会议简短有效，最后迈克尔宣布：“工作时注意安全。散会。”他说话的语气严肃认真，但显然是老生常谈。
正常工作时间里，在控制室里四处走动和进出实验室的人大多穿着医用防护服。但是，我觉得他们的防护服似乎颜色更深。根据新的规定，这些防护服还要有防污染的作用。我也不愿意联想到医院，两者之间并没有多少相似之处，但是控制室的两面相对的墙上分别装有6台和7台显示器，上面显示了探测器的各种指标，在有危险时还会发出报警声，这种情形与医院确有几分相似。探测器的内部安装了大量的摄像头和传感器，分布在不同的位置。控制室里随时都有人，操作人员每8个小时一班。在研究期间，探测器必须处于锁定状态，也就是说反射镜之间的距离是固定的，只允许有微小位移。一旦发生位移，一个复杂的反馈回路就会将它们调整到正确的位置上，这与恒温器让房间温度保持稳定的情形有些相似。探测器测算并纠正反射镜发生的微小位移，同时记录所采用的恢复措施。一旦取消探测器的锁定状态，警报就会响起，显示器会同时闪烁黄色或红色信号。有时，喜欢恶作剧的人还会修改警报的声音。
说到控制室的半自动化，所有人都会露出一丝得意的笑容。控制室里的操作人员承认，这套半自动化程序有点儿妖术的味道，而且比时好时坏、需要经常拍打的电视机更神秘，确实算得上妖术。很多人说到这个词的时候，他们的视线游移不定，同时嘴角露出一丝得意的笑。我觉得他们说的是真心话，而不是提醒我加以注意。有时候，这台机器操作起来还是相当有难度的，通过图形用户界面学习如何操作需要几个月的时间。等到高新探测器组装完毕后，信号读出通道将增加至20万个，控制回路可达到350个。试想，谁可以娴熟地控制如此复杂的机器和激光在管道里的传播呢？
如果是大风天气，或者汉福德场区外面的道路上有大量自卸货车驶过，探测器可能根本就没有办法恢复锁定状态。夜间，操控探测器的工作要简单一些，足以容纳上百人的控制室里只剩下少数操控机器的操作人员。通过与几名操作人员（他们大多是本地人，而不是来自学术界的专业人员）交谈并观察他们的行动，我发现他们在晚上不是很忙碌。
控制室里大约有20个人。他们穿着深蓝色防护服，一面做出一副沉思或者懊恼的样子，一面用扳手和螺丝刀轻轻敲打自己的脑袋。这么多人聚在一起思考显示器上的数据，很像一群正在探讨疑难杂症的医生。
位置偏僻、任务前景模糊，这些特点显然对培养友谊有促进作用。人们背对着打开的门，面前是显示器和两个超大的数字时钟——一个显示本地时间，另一个显示格林尼治标准时间。他们不时讲一些无伤大雅的笑话，或者大声问一些任何人都可以回答的问题。我走出控制室，朝实验室走去。
我知道，与控制室一墙之隔的是实验室的机库——激光与真空设备区。加州理工实验室可以用像拖车一样的附楼安放40米原型机，但是这台全尺寸探测器是不可能放到室内的。激光与真空设备区大约占地3万平方英尺[2] ，仅能容纳探测器最顶端的一小部分。墙的外面有两根直径为1.2米、长度为4 100米的管道穿过实验室，向干草原的西北方向延伸。由于管壁的厚度仅为3毫米，因此需要用加固环来增加结构的稳定性。管道外面有混凝土防护罩，旁边是一条便道，一直通向管道终端的几间小实验室。
LIGO控制室的双开式弹簧门后面的这两根管道在地球上构建了两个很大的真空环境，其真空的程度比含有极少量星系际介质的星系间的真空区更高。地球上这两个最大的真空区中的物质含量，甚至不到宇宙中某些真空区物质含量的1/8。（但是，它的“干净”程度仍然比不上宇宙中最“干净”的真空区。）
科研人员设计的这个真空系统不仅成本低廉，而且气势恢宏，令人叹为观止。尽管地球上有的真空区更加干净，但是它们体积都比不上LIGO探测器的这两个真空区的总体积。自1998年被抽成真空之后，这两个管道中的压强就再也没有恢复到标准大气压的水平。在升级为高新LIGO探测器时，所有零部件都被更换了，这两个管道却保留下来。在整个实验期间，这两个管道都必须保持真空状态，否则整个实验就彻底失败了。迈克尔·兰德里说：“那样的话，我们都要灰溜溜地回家。”
一次，核设施安保组的一名监察员在凌晨3点走进来，问LIGO实验室里的人：“你们听到那个声音了吗？”迈克尔开车沿便道一路查看情况，结果发现是一辆货车撞上了其中一条干涉臂的防护外罩。根据美国联邦政府的授权，在汉福德场区巡逻的安保人员可以携带攻击性武器，他们都是人高马大的壮汉，携带的武器装备令人望而生畏。其中有一部分人特别喜欢在黑暗中超速驾驶，尽管他们对这里的地形并不太了解。肇事的这名保安当时以每小时50英里的速度驰骋在点缀有灌木丛的平原上，结果一头撞上一条干涉臂，导致一只胳膊骨折，还断了一根肋骨。
这次碰撞并没有损伤真空管道的管壁，但也不能排除这种可能。可以想象，一美元硬币大小的孔可能只会对实验造成威胁，导致实验彻底失败；但是足够大的孔就有可能造成致命威胁，后果可能与太空舱出现破洞差不多。
即使没有发生碰撞事故，汽车对于真空管道而言也是有百害而无一利。LIGO探测器对地震极其敏感，其本身就相当于一个大型地震仪。当货车沿便道驶过时，探测器就会有反应。一直以来，空气中的声音都是一个麻烦，数据分析人员曾经发现一种与本地机场飞机起落时间有关的噪声。
太阳和月亮会导致反射镜发生晃动，需要借助磁场让它们回到基准位置。此外，还需要使用地震仪和液压随动系统来探测地球的局部运动，以补偿反射镜发生的位移。所有这些措施都会产生各种形式的噪声，需要与真实信号区分开。通过监测探测器发出的原始声音，我们就可以识别出天体的潮汐力，地球在静止状态下发出的声音，以及元素的余热、量子振动和激光压力。
探测器的反射镜非常漂亮，它们通体透明，肉眼几乎看不见。这些反射镜对可见光的反射效果极差，因为反射激光是它们唯一的效用。反射镜的生产被外包给专业的公司，制成后又被送到世界各地接受各种后续加工，包括80个涂层的处理，使这些本来就非常优质的镜子对激光的反射率高达99.999%。
如果用螺栓将这些重达42千克的反射镜固定到管道天花板上，它们就无法“随波逐流”，在空间发生变化时也无法随之摇摆。于是，实验人员利用超细玻璃纤维将它们悬挂起来。但这样一来，稳定性与敏感性就会产生无法调和的矛盾。玻璃纤维的直径大约是人类头发的两倍，粗暴对待极易导致其断裂，但在纵向拉伸时又坚韧如钢铁。
汉福德探测器的负责人弗雷德·拉布称这套系统是巧妙手段与恐怖结果博弈的产物。如果有1兆瓦激光在反射镜之间往反运动，就会迅速积累大量能量。如果探测器的锁定状态被解除，这1兆瓦激光就会将能量倾泻到光电二极管上。根据设计要求，光电二极管只能吸收少量光子。在一次事故中，光电二极管就被烧坏了。于是，人们设计出可以快速关闭的不锈钢遮光板，以保护光电二极管。在探测器发生的另一次事故中，遮光板迅速关闭，但在激光将积累的能量倾泻到遮光板上之后，它也冒起了青烟，烧焦的材料还飘进了真空管。
之后发生的一起灾难是由地震引起的。探测器的一些小型光学仪器受到影响，系统在试图阻止这些仪器发生位移时失去控制，导致这些光学仪器在几个小时内不停地前后移动。一位操作人员试图让探测器恢复锁定状态，但他在调控入射光束时不小心让激光从玻璃纤维上扫过，致使玻璃纤维的温度迅速升高并熔化。玻璃纤维断了，反射镜掉了下来。这样的事故只发生过两次。后来，他们设计了防震闭锁装置，用防震架将反射镜保护起来，以防类似事故再次发生。根据记录，全球各地发生的地震通常不会对测控器造成灾难性后果。
我和兰德里换好衣服，走进激光与真空设备区，准备近距离观察其中的活动。它是一个10 000级无尘室（每立方英尺[3] 的污染物数量最多不超过1万颗）。纽约平均每立方英尺的空间里至少有数量达百万的污染物，包括微生物、粉尘或化合物等。（后来，我在路易斯安那州现场观看了一个讨论增强版无尘室标准的谈话节目。在那个1个小时的节目里，还有人亲自动手，用医用手套、杰富花生酱、异丙醇做了一次演示。）机库里面比较凉爽（汗液也是一种污染物），面积非常大，层高大概是30~40英尺。墙上有轨道，起吊装置就在我们头顶上来回运行。地面轨道上的大写英文单词告诉我们，起吊装置最大承重量是5吨。室内所有人都戴着安全帽。
机库里的各个工作间必须用坚固的闸阀与真空管道完全隔离开，以便在将室内压强恢复至大气压时含有污染物的空气不会进入真空管道。机库里有一段临时楼梯和走道，站在上面向下看，可以看到那些被称为“露天啤酒花园”的工作间的屋顶。从外观上看，的确名副其实，一个个工作间既像啤酒桶，又像赫伯特·乔治·威尔斯笔下的潜艇。工作间的顶部打开后，在专业吊车工的操作下，整个吊舱都可以放入工作间。放完后，工作间的屋顶会再次封闭（必须密不透气）。抽出室内空气直至室内真空度与干涉臂中相同时，就可以打开闸阀了。
安装工作进行了8周之后，他们打开了路易斯安那州的那台探测器的一个取景器，结果看到玻璃内壁上趴着一只2英寸长的活蜘蛛。对于这两台探测器而言，虫子和老鼠都会招致麻烦。我们在汉福德探测器实验室的那个小房间里试穿防护服时，就看到了一只蜘蛛。迈克尔一边说“对不起了，伙计”，一边踩死了它。几分钟之后，这个终端实验室里的一名正在说话的高级实验人员突然停了下来，目光透过面罩死死地盯着上方的塑料条，然后打死了一只误闯入这台珍贵机器的飞蛾。迈克尔从地板上捡起这只土灰色飞蛾的尸体时，嘴里又咕哝了一句：“对不起了，伙计。”
管道穿墙而过，延伸至几千米外的干旱地带。在真空管道及其防护外罩之间留有空间，人可以沿着管道，从激光与真空设备区一直走到4 000米之外的末端。但是，在雷纳·韦斯发现那里有老鼠、黄蜂、黑寡妇蜘蛛和蛇之前，没有人完成这一“壮举”。黄蜂喜欢吃黑寡妇蜘蛛，它们将中毒之后无法动弹的黑寡妇蜘蛛放进六边形蜂巢里，等到想吃的时候再大快朵颐。黑寡妇蜘蛛的尿液里含有盐酸，会腐蚀不锈钢。真空管道里确实可以看见锈斑。人们从来不会使用不锈钢建造游泳池，因为所有的不锈钢都无法抵挡氯的腐蚀。雷纳说：“黑寡妇蜘蛛需要注意。”但是，经过大量调查之后，他发现：“真正的祸害其实是老鼠。”
雷纳走遍了管道的每一个角落，希望找出问题的症结所在。其实，与华盛顿州的探测器相比，路易斯安那州的情况更加糟糕，真空管道上出现了头发直径的1/9宽的小裂缝（被发现之后已经封堵上了）。工作人员经常告诉我：雷纳进管道了，雷纳在管道里发现了碎玻璃渣儿，雷纳赶走了老鼠、黄蜂或者其他害虫，雷纳又沿着激光管道走了一遍。总之，雷纳习惯于深入现场了解情况。
雷纳让我跟在他后面，看他做一个关于真空管道振动模式的小实验。便道上生长的风滚草必须及时清除，否则就会出问题。干燥的灌木被风连根拔起之后，沿着平地翻滚，最后聚集在管道防护外罩的外面，仿佛是墙上生出的荆棘。为了清理出一条道路，他们把这些干燥的棕色野草收集起来，扎成长方形的干草捆，然后放到这个“微型电影布景”的外围。就像在操作台上与雕塑挨着的那些工艺材料一样，这些干草捆将来有可能发挥某种作用，也有可能被扔掉。这些风滚草，无论是处于生长状态的还是被捆扎成捆的，我都非常喜欢。因为有了它们之后，这片人工的实验场地就变成了一幅自然风景画。
雷纳提醒我：“如果受不了这种气味，一定要告诉我。路易斯安那的气味更难闻，去年我就患上了真菌性肺炎。”干涉臂的混凝土防护外罩上一共有14扇门，打开其中几扇之后，空气就好多了。气味不算特别难闻，但是对雷纳开门换气的举动我仍然心存感激。雷纳说：“我经常沿着管道步行。”真空管是他负责多年的科研项目。管道经常振动，他重重地拍了一下管道，让我聆听那响亮悠长的轰鸣声。由于LIGO项目组要求提高探测器的灵敏度，因此所有地震振动都可以探测到。这些振动一直存在，但在灵敏度较低时，它们的影响没有现在这么大。雷纳不时地请我帮忙，让我握紧钳子、拿着电缆，就像你偶尔也需要孩子的帮助一样。尽管雷纳已经退休，步入耄耋之年，但他总是尽自己的最大努力推进项目。他想，由他来完成这些工作，其他人就无须费时费力考虑这些问题了。因此，他总是在管道边四处巡查，这里拍一拍，那里跺一跺。
我说：“这项工作需要很大的耐心啊。”毫无疑问，这是一个显而易见的事实，但我还是追问道：“你有耐心吗？”雷纳回答说：“没有。你也不是一个有耐心的人啊。”“你怎么知道？”“我当然知道，因为我说话的时候你总是忍不住插嘴。”尽管他没有为此不高兴，但我感到很内疚。他摆摆手，让我不要有任何疑虑：“没关系，别多想。”
我们把一些电缆拧在一起，把一个小型仪器固定到管道附近的一根柱子上，然后我坐进汽车，雷纳则开始监测真空管的振动情况。由于我忘记打开车窗（尽管雷纳提醒过我），汽车在荒野骄阳的炙烤下越来越热。如果我这时候打开车门，门把手和车门都有可能发出声音，导致雷纳的实验彻底失败。于是我决定坐在车里，静静地接受阳光的炙烤。
在那天晚上从汉福德场区驾车往回返的路上，以及我们共同度过的那几天里，雷纳回忆了LIGO项目的早期历史，还向我介绍了20世纪80年代的三巨头组合。他告诉我，项目的管理结构令人绝望。大家都说罗纳德·德雷弗生来就喜欢独断专权，不愿意相信包括雷纳在内的其他人的判断。尽管如此，这个项目要想取得成功，加州理工学院团队就必须精诚合作。雷纳说：“只要项目能取得进展，我愿意做任何事。
“罗纳德很难相处，但那时候，我对罗纳德充满敬意。后来，我对作为科学家的罗纳德有了更深入的了解。我发现他之所以难相处，是因为他考虑问题的方式与其他人不同。他是通过一幅幅图片思考的，到了第二天，他就不记得前一天是怎么考虑的了，因此他无法做到坚决果断。你看他处理问题的过程就会明白。比如，我们讨论探测器的某个问题，他头头是道地跟你分析激光束应该多大，或者反射镜应该有多少面。经过讨论之后，我们同意了他的观点。但是第二天一早，他却说他的观点不对（或者不完全对）。然后，我们不得不重新讨论这个问题。结果得出的结论与前一天的并无区别。这种情况不断重演，以至于我们永远无法下定决心。罗纳德制造的问题比较多，这是其中之一。
“罗纳德经常（对基普）发牢骚：‘瞧，是你把我骗到这里来的。我本以为你们会为我准备好一切的，但是现在我什么都没有。我和韦斯的关系十分糟糕，麻省理工学院的那些人恨不能把我生吞活剥。’我知道基普的心里也非常不舒服，因为罗纳德的话并不是完全不对。我的意思是，罗纳德从未想过他还要与其他人合作。”
德雷弗再次扮演起“莫扎特”的角色，而雷纳则陷入了艰难的困境，在自尊心不断受伤的同时，还要担心自己将会扮演“萨利埃里”的角色。对于探测器的设计与建造，雷纳有自己的想法。但是，为了完成这个项目，他只能忍辱负重、埋头苦干。他完成了实验室选址、行业研究，测试了反射镜涂层，建造了激光器。即使到了现在，他也时刻准备前往任何地点，完成需要他完成的任何工作，包括驱赶黄蜂、勘察管道、检测系统、制作电子元器件等。“最好问雷纳”这句话在我耳边出现过无数次。
“因此，基普没有离开。我是说，他只能如此。”为了把不同个性的人聚集到一起，组成一个高效团队，基普只能努力在自尊心与权力之间寻找平衡点。他建议按照不同领域划分权力，比如，分管这项工作的首席科学家，负责那项工作的首席科学家。基普处变不惊的特质以及他的个人电脑为他的这项决定提供了便利条件，这也是他独特的优势。三巨头组合利用磁盘将不成熟的想法传递给基普，经过基普的整理，就变成了白纸黑字的正式命令。那台电脑是权威的象征，决议经过它的处理之后就变成了正式的文件。但是，真正的决定绝不会被输入电脑，并被打印成纸质文件。事实上，他们从来没有形成这样的决定。雷纳与罗纳德之间水火不容的矛盾、截然不同的处事风格（雷纳足智多谋，有一往无前的决心，而罗纳德头脑灵活，有丰富的想象力），使他们之间的合作根本没有效率可言。因此，他们三个人从来没有就任何问题达成最终决定。雷纳说道：“一个也没有。”
“说一个也没有的话，这有点儿夸张。”基普后来更正了雷纳的说法，“但是，确实不多。”
雷纳说：“后来，理查德·加尔文给美国国家科学基金会写了一封信。从那以后，情况才有所改观。当时是1986年5月，是我们三个人合作的第三年。
“加尔文之所以给美国国家科学基金会写这封信，或许是因为他觉得自己把这个科学领域送上了绝路，而我们的研究有可能让它重获生机。那年夏天，在收到加尔文的信后，美国国家科学基金会要求我们进行研究论证……他们给我打了一个电话。在我们三个人中，他们选择让我完成这项任务。我觉得加州理工学院的那些人对于美国国家科学基金会的这个选择多少有些怨言。后来，美国国家科学基金会全额拨付了‘蓝皮书’计划所需的资金。现在看来，美国国家科学基金会的选择还是合乎情理的。”
加尔文是IBM公司的一名颇有影响力的科学家，在1969年韦伯发布引力波探测实验结果之后，他是亲自制造韦伯棒、对韦伯的实验结果加以验证的科学家之一。由于他是公司高层的顾问，因此他的观点受到了重视。他参与阻止过“星球大战”这个疯狂的项目，也曾四处奔走，呼吁停止某些可能导致灾难性后果的产业升级（例如，20世纪60年代的超音速飞机计划。该计划的目标是制造在平流层飞行的飞机，可以大幅缩减从纽约至加利福尼亚的飞行时间，但会对脆弱的大气层造成无法挽回的损害）。加尔文让韦伯跌入了万丈深渊，而且他认为这样做是符合公众利益的。引力波实验卷土重来，而且耗费巨资，这是他不愿意看到的。
雷纳接着说道：“加尔文以为他已经杀死了这条巨龙，但是突然之间，它竟然复活了。
“我要说的是，尽管合作给我们带来了无数困难，但它也给我们带来了大量的新技术。在我们这个组织里，有从事激光研究的人，有从事精确测量的人，还有从事棒式引力波探测器研究的人，这些人都是相关领域的高手。我们虽然聚集了人才，但关于如何管理的问题，在无数次讨论之后仍然没有得到妥善解决。
“于是，我告诉他们问题到底出在哪里。我说：‘三巨头组合的管理模式是行不通的。我们必须彻底改变这种模式，推选出一名负责人，否则这个问题就无法解决。’后来我们才知道，在那次会议上，基普和我不约而同地告诉委员会，整个项目的管理非常糟糕。”
基普强调说：“1986年11月的那次会议非常重要……会后，除了管理以外，我们在其他所有方面都得到了积极支持。”调查报告就像一个深刻的评估结果，鼓励他们由建设阶段快速进入研发阶段。这份积极的评估报告使美国国家科学基金会的艾萨克森充满信心，他认为我们可以为这个项目提交设计与施工申请了。（在此之前，三巨头组合提交过两次申请，都遭到拒绝。）但是，必须满足一个条件：确定一位负责人。包括加尔文在内的委员会全体成员都在这份报告上签了字。
雷纳说道：“最后，负责人的人选确定出来了，就是时任加州理工学院教务长的罗克斯·沃格特。
“刚开始的时候，沃格特发挥了积极的作用。虽然我很不愿意提起这件事，但我觉得自己必须公正地看待这个问题。我听说沃格特当选项目负责人之后，马上给他的一众朋友打电话，他们众口一词地夸赞他，说他过去的表现非常突出。只有一个朋友坦诚地说了自己的看法，但我却不赞同他。至今我还清楚地记得他对我说的话：‘沃格特来了之后，你和罗纳德肯定会有所改变。’我不知道他到底是什么意思，便直截了当地问他：‘他会不会把项目搞得一团糟？’他说：‘不会，绝对不会。他会把情况理顺，让项目顺利进行下去。但是，你和罗纳德都会做出一些改变。’”
[1] 1平方英里≈2.59平方千米。——译者注
[2] 1平方英尺≈0.09平方米。——译者注
[3] 1立方英尺≈0.028立方米。——译者注