引力波探測：先驅者的悲劇

因為引力波非常微弱，當時的物理學家們普遍不看好引力波探測，但韋伯的嘗試在當時幾乎是唯一認真付諸行動的引力波探測。（資料圖/圖）

（本文首發于2017年7月6日《南方周末》）

如果說愛因斯坦是引力波理論的先驅，那么韋伯就是引力波探測的先驅。正如愛因斯坦會犯錯誤一樣，韋伯在引力波探索史上也有一段曲折的故事。

約瑟夫·韋伯（Joseph Weber）生于1919年，早年是學工程的。他不僅在探索引力波的歷史上有過曲折，就連人生經歷也充滿了驚險，二戰期間曾一度在航母上服役，先是躲過了日本對珍珠港的突襲，而后又在慘烈的珊瑚海海戰中幸存（他所服役的航母在遭重創后自沉）。戰后的韋伯開始研究物理，并于20世紀60年代開始建造一系列所謂的“韋伯棒”，用來探測引力波，成為最早將引力波探測付諸實施的物理學家。

“韋伯棒”

“韋伯棒”之所以能探測引力波，是因為引力波可以引發它的振動，若頻率合適的話，還可引發共振，通過對共振信號的監測，“韋伯棒”原則上就具備了發現引力波的潛力。當然，實際的情形要復雜得多，“韋伯棒”探測到的也可能只是噪音。為了消除噪音，韋伯與他的合作者們做了長達數年的努力，并且采用了通過兩個遠距離分隔的“韋伯棒”來探測引力波的做法（因為噪音不太可能對兩個遠距離分隔的“韋伯棒”產生同步的影響，引力波則可以，因此通過探測同步信號，韋伯可以將噪音甄別出來）。

雖然物理學家們普遍不看好引力波探測（因為引力波非常微弱），但韋伯的嘗試在當時幾乎是唯一認真付諸行動的引力波探測，因而還是引起了一些興趣，并且也得到了一些起碼是口頭上的支持。比如1963年，美國物理學家戴森就曾表示對韋伯的探測值得給予持續關注。據說在整個20世紀60年代，廣義相對論會議上的一句常用的問候就是：韋伯探測到引力波了嗎？

韋伯探測到引力波了嗎？從1967年到1970年，韋伯在著名期刊《物理評論快報》上接連發表五篇論文，宣布了探測結果。

韋伯的第一篇論文發表于1967年3月27日，標題為“引力輻射”。這篇論文發布了10組疑似引力波造成的信號，每組都標明了信號出現的時間，跨度從1965年9月21日到1967年2月17日。10組信號中，較早的7組是由單個“韋伯棒”探測到，較晚的3組則是由相距三公里左右的兩個“韋伯棒”共同探測到的同步信號。很明顯，在這10組信號中，由單個“韋伯棒”探測到的7組其實沒什么價值，因為沒法甄別噪音；值得關注的只有由兩個“韋伯棒”共同探測到的那3組同步信號。

在發表這篇論文時，韋伯的態度還相當謹慎，他表示，那幾組信號若真是引力波造成的，則強度似乎太大，大到了應當伴隨有其他天體物理效應——比如超新星爆發——的程度。由于并未有人觀測到與他的信號相伴隨的其他天體物理效應，那些信號“源自引力輻射顯得很不可能”。假如源自引力輻射“顯得很不可能”，那信號會來自何方呢？韋伯猜測是地震。1967年11月，在給同事的一封信中，韋伯坦率地表示，“韋伯棒&rdqu