Joe Weber
1969年，约瑟夫·韦伯宣布，他在实验方面取得了一个普遍认为不可能实现的成就，即成功探测到引力波的存在。不难想象，作为完成这项壮举的第一人，他肯定无比自豪；不难想象，这样的发现和成就，必然会让他欣喜至极。在实验的过程中，他几乎没有得到任何帮助，支撑他的仅仅是他一往无前的决心。他不停地计算，构思出一个又一个设计方案和奇思妙想。最后，在用掉了几本笔记本和厚厚一沓稿纸之后，他终于制造出他的实验仪器。名叫“韦伯棒”的棒状引力波探测器设计精巧，可以与引力波产生共振。实心的铝质圆柱体长为2米，直径为1米，重量约为3 000磅[1] 。它的作用原理与吉他弦相似，但想弹奏出声音却不是一件容易的事。不过，如果引力波比较强，而且频率与韦伯棒的固有频率相同，它就会像音叉一样振动发声。
1919年，约纳（约瑟夫·韦伯的原名）出生于新泽西州。他的父母是立陶宛籍犹太人，他还有几个兄弟。后来，“约纳”这个名字被“扬基”取代，最终又改为“约瑟夫”。韦伯的母亲说话有很重的口音，一位老师从她嘴里说出来的乔的名字误听作“约瑟夫”（Joseph）。他的母亲点点头，表示老师的发音非常接近。约瑟夫·韦伯原本的姓名应该是约纳·基伯，但他的父母在匆匆忙忙地填写护照信息时，把全家人的姓氏误写作“韦伯”。尽管重新填写的费用不高，但他们还是选择将错就错。
为了替父母省钱，约瑟夫·韦伯从库伯联盟学院辍学，去了美国海军军官学校。从此以后，他成为美军军官、雷达专家、导航员，最终当上一名指挥官。第二次世界大战期间，列克星敦级航空母舰在执行海军任务时沉没。当时，他正在这艘航母上服役。后来，他担任了一艘猎潜艇的指挥官。根据基普·索恩的记录，约瑟夫·韦伯在1982年的一次访谈中说：“1943年7月，我受命为小西奥多·罗斯福准将及1 800名突击队员确定登陆地点。战后，我成为电子对抗部门的负责人……因此，我对美国海军的电子对抗系统非常熟悉。”韦伯的口音中带有一股历史气息，让我不禁联想到他那一代人。5岁时，约瑟夫被一辆公共汽车撞伤，必须接受语言恢复训练。这次训练彻底清除了意第绪语对他的影响，帮助他形成了浓重的美国口音。从那次事故之后，家里人都叫他“扬基”。
退役后，约瑟夫·韦伯接受马里兰大学的聘请，成为一名大学教师，“薪水丰厚得令人难以想象，每年可以挣6 500美元”。当时，约瑟夫·韦伯29岁。奇怪的是，尽管马里兰大学开出的条件之一是他必须取得博士学位，但他并没有博士学位。为了达到这个条件，约瑟夫·韦伯找到著名的物理学家乔治·伽莫夫，希望可以报考伽莫夫的博士研究生。伽莫夫教授问他：“你有什么专长？”韦伯答道：“我是一名微波工程师，而且有一定的经验。你能不能帮我选择一个博士研究课题？”据韦伯回忆，伽莫夫的回答是“不能”。韦伯无须向基普坦承这件事，但是我觉得你们应该知道。当年，伽莫夫与拉尔夫·阿尔弗、罗伯特·赫尔曼一起，预言了宇宙微波背景辐射的存在。宇宙微波背景辐射可追溯至宇宙的诞生，是大爆炸后残留的辐射，频率属于微波范围。如果当时伽莫夫接受韦伯作为他的博士生，那么他们有可能会凭借宇宙微波背景辐射的发现赢得诺贝尔奖。1965年，贝尔实验室的科学家阿诺·彭齐亚斯与罗伯特·威尔逊合作，在机缘巧合之下，发现了宇宙微波背景辐射。后来，他们凭借这个成果获得了1978年的诺贝尔物理学奖。据说，彭齐亚斯与威尔逊的发现是人类迄今观察到的最重要的天文现象。
现在，让我们重温一下当时的情景。一位年轻上进、技术娴熟的微波工程师走到深受世人拥戴的伽莫夫面前，问道：“你这儿有适合微波工程师的研究项目吗？”伽莫夫直言不讳地答道：“没有。”要知道，伽莫夫曾经预言源自大爆炸的微波背景辐射是存在的，微波背景辐射是证明宇宙起源理论的最有力证据。
在韦伯的科研生涯中，这种与重大成功失之交臂的情况发生过多次，这对他的职业发展产生了显著的影响。在遭到伽莫夫莫名其妙的拒绝之后，韦伯开始从事核物理研究。他认真思考了微波激射器（利用受激发射原理制成的微波放大装置，它还有一个更新的名称，叫作激光器）的概念，并在1951年发表的第一篇论文里全面讨论了这个概念。微波激射器是激光器的前身。这给韦伯带来了荣誉，尽管有人认为他的实际贡献应该为他赢得更多的荣誉。如果韦伯的运气好一点儿，他就有可能凭借这一成果，与其他人共享诺贝尔物理学奖，以及专利与经济方面的回报。在此之前，韦伯已经攀上了科学的巅峰。像欧内斯特·亨利·沙克尔顿那样与“第一”失之交臂的经历，在韦伯的身上发生了好几次：他差一点儿成为第一个发现宇宙背景辐射的人，差一点儿成为第一个拥有激光发射器专利的人，差一点儿成为第一个探测到引力波的人。他也因为这些经历而为世人所知。他在接受基普的访谈时不经意地说道：“我之所以希望参与相对论研究，原因之一是我觉得这个领域没有太多争论。”他的这番话不带有任何嘲讽的意味。
在几张黑白照片中，约瑟夫·韦伯穿着白色短袖衬衫，戴着黑色方框眼镜，一头花白的头发梳向脑后。他弯着腰，正在棒状引力波探测器的中段安装石英晶体。探测器一旦发生共振，就会挤压石英晶体，产生压电效应。当电流从连接在探测器中段的电子元件中通过时，就可以记录下“琴弦被拨动后发出的声音”。整套装置非常简单，使用起来也十分便利。韦伯在马里兰大学的一间实验室中放置了一台探测器。从外观看，这间实验室十分普通。在它内部的一个狭小的房间里，一台只需一人就可以轻松操控的探测器占据了相当大的空间。其他几台探测器是在距离校园约1英里[2] 的地方建造的，被安放在一幢与车库极为相似的建筑里。随后，韦伯又在芝加哥附近的美国阿贡国家实验室里安装了一台探测器。这台探测器与马里兰大学相距较远，目的是排除附近地区发生的骚乱、车祸及暴风雨等巧合事件的影响。在整个过程中，韦伯大胆执着、殚精竭虑，充分发挥了自己的独创性。探测器成本低廉，但是真的发挥作用了。每天，这几台探测器都会多次接收到从宇宙传来的信号。似乎宇宙也深受感动，为他送来了各种各样的喧闹声。他没有贸然地鉴别这些声音的来源，因为他认为宇宙噪声源是无法探知的，这份工作应该交给那些理论物理学家去完成。他发现的这个全新领域，既需要实验主义者去发现奥秘，还需要理论物理学家去解释这些奥秘。他取得了20世纪最伟大的实验发现。为了这个发现，他和他的那个中等规模的团队花了整整10年时间。这是相当大的投入，但是怀疑论者曾经认为，他们至少需要100年才能完成实验。相较之下，他们花费的时间要少得多。
1969年，韦伯出席了一个广义相对论研讨会。在这样的会议上，通常不会有什么重大的科学发现，人们讨论的都是诸如引力波是否存在的问题。但是，就是在这次会议上，韦伯公开了自己的发现。他在论文标题中写道，他找到了“引力波存在的证据”，并指出这些证据来自银河系，可能是发生碰撞的恒星，也可能是中子星或者脉冲星。与会者先是震惊，然后是掌声雷动。从此，韦伯被各种赞誉包围，并登上了杂志封面，成为名人。
基普至今还记得韦伯公开发布他的实验成果的情景。尽管他觉得韦伯有点儿操之过急，但是在惊诧之余，他也认为韦伯的这些成果不能不重视。韦伯的报告引起了物理学家们的兴趣，他们希望揭开韦伯棒振动发声的奥秘。理论物理学家也受到鼓舞，为这些声音想出了各种各样、稀奇古怪的来源。他们仿佛不是在解释韦伯的实验数据，而是在探索宇宙的全貌。罗杰·彭罗斯开始研究引力波，史蒂芬·霍金则开始研究黑洞碰撞。但是，计算结果迅速浇灭了人们的热情。韦伯估计，银河系每年需要耗损上千个太阳，释放出的能量才能与他的数据相吻合。实验主义者必须做到客观公正，因此，作为一名实验主义者，韦伯认为声音来源不可知的观点是成立的。但是，对于理论学家而言，这种观点似乎意味着世界上存在着大量不合理的能量。马丁·里斯（现在是马丁·里斯爵士）与他的合作伙伴丹尼斯·夏玛、乔治·菲尔德证明，韦伯自称探测到的那些能量不可能是银河系释放出来的，除非它轰然解体。虽然这些计算结果带有不确定性，但韦伯毫无退缩之意，尽管他也承认有些地方确实含糊不清。
约瑟夫·韦伯与约翰·惠勒在普林斯顿大学共事过一段时间。他第一次见到基普也是在普林斯顿大学，还有声名显赫的理论物理学家弗里曼·戴森（Freeman Dyson）。韦伯与戴森探讨过恒星爆炸（超新星）引发时空振荡的可能性，并且根据这次讨论，确定了韦伯棒的共振频率。韦伯经常嘲讽理论物理学家傲慢自负，但是对于戴森给予他的鼓励，他却十分重视。他回忆说：“戴森告诉我，他一直在思考这个问题。刚听到我启动这个项目时，他觉得我太疯狂了。但在认真思考之后，他第一个完成了引力坍缩的计算，并将计算结果发给我。后来，他在《星际通信》（Interstellar Communication ）这本书中再次进行了相关计算。”
在《星际通信》中的一篇名为“引力机器”的文章中，戴森以一种严肃的态度，一反传统地研究了人类与可能存在的外星人之间建立通信联系的好处，还对致密的死星这个引力波的可能来源进行了深入探讨。尽管我们现在可以观察到致密的死星，但在1963年，这种星体是否存在的问题还没有确定的答案。戴森猜测，先进的文明有可能安排两颗致密的死星绕轨道运行，从而以接近光速的速度弹射太空飞船。他认为，如果两颗致密的死星自然形成这种状态，就有可能产生强烈的引力波，足以让韦伯棒探测到。戴森的观点得到了人们的认可，但人们并没有视它为人类与外星人交流的一种形式，而是最有可能帮助人类直接探测到引力波的方法之一。
韦伯还从书中挑出一段令人振奋的文字读给基普听是“‘引力机器’，作者是弗里曼·J·戴森……因为引力波而损失的能量将对这两个星体发生作用，使它们以越来越快的速度彼此接近。最终它们相撞，并释放出强度大得难以想象的引力波……韦伯利用他的探测器，应该可以探测到这些引力波……利用韦伯的设备探测引力波，这件事似乎值得一试。”
伟大的科学家奥本海默也对韦伯给予了鼓励。20世纪60年代中期，韦伯到机场接奥本海默。韦伯发现，奥本海默对于引力波探测也非常关注。韦伯回忆道：“奥本海默对我说，‘你从事的可能是这所学校里最令人兴奋的一项研究。’听到这句话，我大吃一惊，当然，我也深受鼓舞。奥本海默轻易是不会表扬别人的。”韦伯告诉基普，他的早期工作就是对收集到的证据进行登记、编号和存档。
一石激起千层浪，韦伯的研究在科学界很快掀起了一道波澜。在世界各地，包括IBM（国际商用机器公司）、斯坦福大学、贝尔实验室，苏格兰、日本、德国、意大利、苏联，以及美国加利福尼亚州、路易斯安那州和纽约州的罗切斯特市，人们纷纷建造引力波探测器。1972年，NASA将韦伯设计的月球重力仪送到了月球上面。人们对探测器进行重新设计和改进，引入新的分析技术，但是，除韦伯以外，所有人都没有探测到引力波。于是，喧闹声逐渐归于安静。
当时还在格拉斯哥大学的罗纳德·德雷弗，与他的合作伙伴以及来自英国各地（包括哈维尔、剑桥、牛津和格拉斯哥等）的其他团队一起，在结构简单的韦伯棒的基础之上，通过巧妙的改造与升级，设计出新的探测器。早在20世纪70年代初，罗纳德就认为韦伯的观点可能是正确的，并开始了在探测器技术上的投入。
剑桥大学的史蒂芬·霍金与加里·吉布森探讨了利用废旧物品组建实验室的计划，但是他们最终没有付诸行动。为了帮助他们实现这个计划，罗纳德还跑到废品回收站去看一个废弃的潜水减压舱。结果，他认为这个减压舱的确便宜，但是没有利用价值。
20世纪70年代，罗纳德曾要求造访韦伯在马里兰大学的实验室，但由于韦伯的怒气还没有消散，同时心存疑虑，因此他直言不讳地表示不欢迎罗纳德。经过一番周折，罗纳德终于来到了马里兰大学，但他发现韦伯对他的蔑视没有丝毫减少。一见面，韦伯就告诉他：“你不能径直跑进我的实验室做引力波实验。”罗纳德没有反驳，但是韦伯似乎也没有意识到自己过于乐观了。罗纳德没有把韦伯的不友好态度放在心上。回到英国之后，他开始在格拉斯哥大学建造自己的探测器，而且增加了探测器的尺寸。对于实验的前景，尽管他也有所怀疑，但他仍持乐观态度。令他郁闷的是，探测器输出的全部是噪声。他和他的合作伙伴很快就发现，可以得出结论了：韦伯的实验结果肯定是错误的。
布拉金斯基是建造探测器，并宣布没有探测到引力波的第一人。在仅仅进行了几周的实验之后，布拉金斯基就迅速放弃了原有的实验设备。他认为，要么花更大的力气，建造更灵敏的探测器，要么考虑彻底改变实验方法。继布拉金斯基之后，罗纳德·德雷弗进行了大量的探测器实验，还利用一两年的时间，尝试“各种各样疯狂的想法”。有传言说英国人在剑桥大学卢瑟福实验室开展了一个大型探测器实验项目，德国的团队则通过一个规范的探测器实验，同样对韦伯探测到引力波的宣言进行了驳斥。引力波探测器实验陷入了窘境。
在1969年宣布成功探测到引力波之后，约瑟夫·韦伯一夜成名，迅速跻身当代最著名的健在科学家的行列。但是，他的这个宣言很快就遭到了猛烈的驳斥。在随后几十年里，无论是科研资助机构，还是同行，几乎都撤回了对他的支持。马里兰大学也将他“扫地出门”。韦伯曾经把自己摆在一个非常低的位置上，对比他小23岁的第二任妻子、年轻的天文学家维吉尼亚·特林布尔做出过一个评价。社会学家哈利·考林斯回忆道：“（韦伯）笑着对我说，他们结婚时，他声名显赫，而她默默无闻，但是现在情况正好相反。”这句话很好地概括了韦伯当时的处境。
即使越来越多的证据不利于他，整个科研界视他如敝履，韦伯也从不承认自己的实验结果是错误的。偶尔还会有人检验韦伯宣称直接探测到引力波的宣言是否属实，不过，大量的证据都指向了不利于他的一面。韦伯检测到的绝对不是引力波，那些记录数据可能是设备瑕疵造成的结果，也有可能是他在分析或解读数据时出错了，更糟糕的可能是他在采集数据时存在偏见。
在韦伯发表宣言之后，IBM的实验人员理查德·加尔文可能是受到了鼓舞，也有可能是对韦伯的实验结果心存疑虑，他迅速制造了自己的探测器，并且把频率选定在韦伯棒的窄频范围内。结果，就像其他的实验人员一样，他也一无所得，并感到非常不满。通过前期的交流，他深信讲道理或者摆出原始数据都无法让韦伯改变观点，因此他决定与韦伯公开论战。1974年，在麻省理工学院举行的一次关于相对论的会议上（在约瑟夫·韦伯荣誉加身之后，他引发的争议愈演愈烈，使得这一类会议的气氛也日益热烈），加尔文站到礼堂的前面，公开驳斥了韦伯的实验成果。在习惯心平气和地讨论问题的相对论学者面前，韦伯和加尔文差一点儿大打出手。因为脊髓灰质炎而行动不便的天文物理学家菲尔·莫里森举起拐杖，将愤怒的两个人分开。虽然没有动手打架，但是韦伯摆出了不屈不挠的姿态，加尔文则是一脸轻蔑的表情。
韦伯深受刺激，越发相信自己是对的。也许有人会说，加尔文的实验效果比不上韦伯，因为加尔文的探测器比较小，建造得比较仓促，而且仅仅运行了一个月的时间。在任何情况下，任何两组实验都不会一模一样，做对比需要花很大的力气。作为一名科学家，韦伯有权利（或者更准确地说，有义务）指出对比实验中做得不对的地方。如果对比实验的逻辑不正确或者数据不充分，他是不可能认错的。
在随后的25年时间里，约瑟夫·韦伯的境况依然非常艰难。贬低他的人抓住了他的几个大错，毋庸置疑，他的宣言是不对的。韦伯发现，在银河系的中心每24个小时一次出现在我们头顶上时，他就会搜集到若干异常数据。他断定，这些信号有可能来自致密的星系核，因为引力引发的大量活动有可能导致星系核发出强烈的引力波。在普林斯顿大学举行的一次学术研讨会上，韦伯通过图表告诉听众，在银河系的中心每24个小时一次出现在我们头顶上时，数据就会出现一个非常明显的峰值，这表明致密的星系核正在发出强大的引力波。天文学家托尼·泰森与约翰·惠勒、弗里曼·戴森一起，坐在听众席的前排。泰森回忆说：“听到这里，我们全都跳了起来，对他提出质疑：‘韦伯，稍等一下，引力波应该可以穿透地球，不是吗？’”韦伯的结论有一个问题：既然引力波可以穿过地球，那么无论银河系在我们的头顶上还是脚底下，他的探测器都应该能探测到一组异常数据，因此这个周期应该是12个小时。在被指出他的推理有误之后，韦伯重新分析了数据，并在两周后得出了每过12个小时就会出现异常数据的结论。这种不严谨的数据分析方式加剧了人们对他的不信任。
托尼·泰森在贝尔实验室建造了自己的探测器。在运行了一年多却“没有任何收获”之后，他觉得自己应该立即停止这个实验。但是，有可能开创一个新的物理学分支的前景仍然令他心动不已，他难以抵挡这种诱惑，因此他决定进一步迎难而上。罗彻斯特大学的戴维·道格拉斯也建造了一台探测器，而且道格拉斯与泰森的探测器是一模一样的，以便探测在相距较远的两地同时发生的异常变化。在AT&T（美国电话电报公司，当时是贝尔实验室的母公司）的帮助下，泰森实验室、道格拉斯实验室和韦伯实验室实现了同轴电缆信号传输。其中一方可以将另外两方的数据直接下载到数字磁带上，然后独立进行数据分析。
有一次韦伯宣布，他在做数据分析时发现，这些独立建造和运行的探测器采集到了某些异常数据，而且与他在马里兰大学的探测器所发现的异常数据是同时出现的。如果相距较远而且独立运行的机器同时发现异常数据，就可以证明他的宣言是对的：这些信号真的来自天文现象，而不是地球上的某些干扰因素造成的噪声。但是，道格拉斯与泰森没有发现任何异常数据。
为了校准机器，泰森曾经故意在他的数据中注入一些虚假的脉冲信号。据泰森猜测，韦伯的数据中有一些噪声与这些虚假的脉冲信号正好同时发生，使得韦伯从这些噪声中提取了错误的信号。一头雾水的泰森说：“我记得，我们把注入校准信号的事告诉韦伯了，也许是我们忘记通知他了吧。”如果韦伯宣布的同步现象是这些错误信号造成的，那么他在任何地方都可以探测到这种同步现象。更让韦伯难以辩解的是，他们三人在记录数据时使用的是不同的时间标准。泰森和道格拉斯使用的是格林尼治标准时间，韦伯使用的则是美国东部的夏令时。如果韦伯在凌晨两点记录下一组异常数据，并且宣称泰森和道格拉斯的机器在凌晨两点也记录下异常数据，那么这两组数据之间其实有4个小时的时间差，所以它们并不是同时发生的。在任何情况下，发生这样的错误都会让人百口莫辩。最后，为了平息人们认为他存在主观偏见的指责，韦伯再也不参与数据分析了。但是，为时已晚，人们对他的态度不再友好。他有意识地欺骗自己、误导自己，以致产生了不切实际的幻想，发出了错误的宣言。结果，在一些公开程度非常高的研讨会上，这个骗局被揭穿了。韦伯备受羞辱，变成了一个令人不齿的骗子。泰森对韦伯做出了这样的评价：“他是一名伟大的电气工程师，也是一名糟糕的统计人员。”
到20世纪80年代末，这位荣休教授只能自掏腰包，来维持实验室（一幢没有任何装饰、非常简陋的混凝土建筑，位于马里兰大学的校园里，在一片树林和一个高尔夫球场之间）的开支。据说，他还真的掏出了自己的钱包，证明他确实是“自掏腰包”。门口的牌子没有得到悉心维护，“引力波观测站”这几个字已经褪色，与之一起成为明日黄花的还有它曾经代表的骄傲与自豪。
[1] 1磅≈0.454千克。——译者注
[2] 1英里≈1.609千米。——编者注