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2017.10.04 22:38

【2017諾貝爾獎】熱情隨性直覺敏銳 爭取經費還一把罩──同事眼中的物理大師衛斯

文|Ed Daw 翻譯|查修傑 
物理獎得主Rainer Weiss在家中接到諾貝爾獎相關人員來電時的情景。(東方IC)
物理獎得主Rainer Weiss在家中接到諾貝爾獎相關人員來電時的情景。(東方IC)

本文已獲作者授權。原文〈發現重力波而榮獲2017年諾貝爾物理獎的科學家〉刊載於 The Conversation ,作者Ed Daw為英國雪菲爾大學物理系副教授。

瑞典皇家科學院宣布2017諾貝爾物理學獎由三位科學家共同獲得,他們的研究為重力波的觀測打下基礎,最終發現到這種時空漣漪現象。

總額82萬5千英鎊的獎金一半,將頒發給麻省理工學院的衛斯(Rainer Weiss),另一半則由加州理工的索恩(Kip Thorne)與巴里希(Barry C. Barish)共享。這三位科學家分屬美國的雷射干涉重力波天文台(LIGO)和歐洲處女座干涉儀(VIRGO)研究團隊,他們三位也是2015年率先觀測到重力波的LIGO計畫得以成立和運作的最大功臣。我很高興看到諾貝爾頒發給這個團隊,表揚LIGO計畫中數千名科學家的共同成就,其中包括了英國雪菲爾大學的研究人員。我個人與獲獎三位科學家均熟識,尤其是Weiss。他不但是同事,也是我的朋友。

愛因斯坦1916年就曾預言存在的重力波,是以光速穿越宇宙的一種波。它會造成一個方向的空間擴張,以及呈90度角的另一個方向空間塌縮。科學家是透過LIGO觀察兩道在管路中不斷被鏡子反射的光線,而測量到這種波動。

人類首次觀測的波動,是由一組雙黑洞所發出。這兩個黑洞的質量都達到太陽30倍。過去這些星體曾經發生碰撞,融合為一個大型、不斷旋轉的黑洞──在1/10秒內釋放出相當於三個太陽質量的純能量。在那短暫瞬間,該重力波來源所發出的光亮,超越了人類可觀測宇宙範圍內的所有能量來源的總和!這光用想像的就足以令人瞠目結舌。雖然能量驚人,但因為距離太遙遠,因此地球附近的時空只受到些微影響──這也是為何我們需要一具像LIGO這麼先進複雜的裝置,才得以首次觀測到重力波。

在那之後,LIGO又偵測到了幾個雙黑洞訊號。而就在前幾天,義大利的處女座干涉儀也觀測到了一個。由於我們現在已知道了這種訊號的存在,也可以觀測得到,因此未來預料將會出現一個新的重力波天文觀測領域,讓我們得以探索那片黑暗神祕的宇宙──一個沒有光線,但充滿質量的宇宙。這是個令人興奮的時刻。

 

不墨守成規、聰明幽默

認識Weiss的LIGO同僚大概都和我有同感,覺得Weiss是個不拘泥傳統的人。我這麼說是一種恭維,因為他影響了一整個世代的實驗物理學家,包括我在內。

我與Weiss首次見面,是他在麻省理工學會面試我,那也是我申請的第一個博士後研究工作。我穿上我唯一一件體面西裝,他進來時卻戴著毛線帽,一身寬鬆毛衣和牛仔褲。我只好不斷向他保證以後不會再看到我穿西裝了,他才鬆了口氣。

Weiss做物理研究有一種不按牌理出牌的隨興,這對其他人,尤其是年輕人來說,是種很大的鼓舞。但在他的隨性、熱情背後,其實隱藏著敏銳的物理直覺,尤其是在背景雜訊和電子學等方面。

此外,他也是一位我所謂的「科學社交家」,擅長從交談中快速學習。我在利文斯頓的LIGO實驗室工作時,曾經針對兩個LIGO觀測站的主要頻率範圍內震波雜訊做過一次早期系統分析。在當時,光是從震波儀收集足夠的資料來做有意義的雜訊分析,都是一件很不容易的事。

那一次,我記得我剛做好報表,正在控制室裡盯著報表,Weiss就走了進來。幾分鐘之後,他帶走了一份報表副本,接著我就聽說他拿著那份資料去向國家科學基金會爭取經費,用以改善利文斯頓的LIGO震波隔離系統。這就是Weiss:腦筋快,能夠迅速掌握問題關鍵,又有足夠的權威來說服和整合其他人──不管是研究人員、工程師還是撥款單位。

音樂也是我們共同的嗜好。有次他邀請我去他家吃飯,特別要我帶著大提琴。結果Weiss彈鋼琴,我們一起合奏了幾首奏鳴曲,其中幾個樂章我得現場視奏才勉強過關。另有一次,我在路易西安那州巴頓魯治一家叫做「泰比藍調吉他」的俱樂部隨團一起演出。那天正好是「胡都派對之夜」,Weiss不但跑來聽,還帶了先前擔任LIGO合作計畫主持人的Gaby Gonzalez,以及很早就投入熱雜訊研究的雪城大學物理學教授Peter Saulson。Tabby當晚舞池裡的客人,恐怕是那家店開張以來少見地「冠蓋雲集」,未來恐怕也很難再出現。

如今,重力波物理學的未來已經與天文學緊緊牽繫在一起。這個領域將會快速擴張,需要更敏銳的儀器來捕捉微弱的訊號,也需要更大型的裝置來探測低頻天文震波。我們需要天文觀測家,不只要靠他們解讀我們測得的訊號,也需要他們來連結重力波與其他訊號,例如迦馬射線、微中子爆、可見瞬變等現象之間的關係。我們雪菲德大學團隊期待未來能在相關研究裡持續做出重要貢獻。

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不過此刻,且讓我們誠心慶祝一群優秀物理學家實至名歸地榮獲諾貝爾物理獎。這群人苦心耕耘,從1972年就投入這項計畫,而我自己是直到1997年才加入的。這個獎告訴我們,只要專心做科學,做好長期貢獻科研的心理準備,終究有一天,我們可以後退一步欣賞自己打造的殿堂,並繼續善用我們開發的工具,發掘更多宇宙的祕密。

更新時間|2017.10.05 06:28

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