雷納·韋斯逝世，他設計的LIGO首次捕捉到了引力波 | 逝者

雷納·韋斯（Rainer Weiss，1932年9月29日—2025年8月25日）。圖源：Thomas Eckhoff/Kavli Foundation

導讀：

大學讀到一半時，雷納·韋斯被MIT開除；重返母校，他先后獲得學士和博士學位，并在跌跌撞撞中勉強拿到終身教職。一邊自學一邊給學生講授廣義相對論，這是他職業早期的真實寫照。

雷納·韋斯是微波背景輻射衛星項目COBE的負責人之一，也是最早提出激光干涉引力波探測器（LIGO）設計的人，并在1984年共同推動LIGO項目正式啟動。這個計劃歷經波折、幾度搖擺，最終卻在2015年9月迎來歷史性的成功——人類首次直接探測到引力波。

韋斯的人生并非處處完美，但只要方向正確，即使走得不穩，也終能收獲屬于自己的果實。

瞿立建 ｜ 撰文

2025年8月25日，德裔美國物理學家雷納·韋斯去世，享年93歲。

韋斯發明了激光干涉引力波天文臺（LIGO）的關鍵技術，2015年9月14日，LIGO首次成功直接探測到引力波，證實了愛因斯坦在100年前基于自己創立的廣義相對論做出的預言：巨大質量的天體可以因加速運動而壓縮、拉扯時空。這一發現使學界和公眾都大受震撼。

LIGO項目1000余位科學家的三位卓越領導者基普·索恩（Kip Thorne，1940年6月1日— ）、巴里·克拉克·巴里什（Barry Clark Barish，1936年1月27日—），與雷納·韋斯分享了2017年諾貝爾物理學獎。三人中韋斯最年長，也最早離開了這個世界。

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因愛情被大學開除

韋斯于1932年9月29日出生于德國柏林一個富裕的猶太人家庭，父親是醫生、神經病學家和精神分析學家，母親是一名演員，姑姑是社會學家。

韋斯的父親心向共產主義，與自己的家庭決裂，在1932年被投入納粹監獄，萬幸被妻子的家庭營救出獄，逃亡至捷克斯洛伐克的首都布拉格。1938年，捷克斯洛伐克被英國拋棄給納粹德國，韋斯一家再度逃亡，于 1939 年 1 月抵達美國紐約，并定居在這個城市。

韋斯青少年時代對電氣和電子技術非常感興趣，靠修理收音機賺了一筆錢。他還從一家失火的電影院淘了一批揚聲器，搭建了一個讓音樂家震撼的高保真音響系統。眾多音樂家和音樂發燒友向他訂購音響系統，訂單讓他應接不暇。

他試圖解決留聲機唱片的表面噪音問題，但這個問題超出了電子發燒友的能力范圍，因而沒能成功。

1950年，韋斯入讀麻省理工學院（MIT），專業為電氣工程。韋斯對大一大二的課程都不感興趣，感興趣的課程都安排在高年級，他逐漸對這個專業失去了興趣，于是大二時轉到了物理學專業，因為物理學專業課程學習的自由度更大。

大二暑假，異地戀女朋友提出分手，韋斯跑去芝加哥挽救愛情，幾個月后才回到MIT，發現自己因缺課太多而被開除了。

左為杰羅德·扎卡賴亞斯 (Jerrold Zacharias，1905年1月23日——1986年7月16日)，右為韋斯。圖源：諾貝爾獎官網

1953年夏，韋斯在物理學家杰羅德·扎卡賴亞斯 (Jerrold Zacharias)的課題組找到了一個技術員工作。這位教授鼓勵韋斯繼續完成學業。1955年，韋斯于MIT獲得學士學位，1962年在這個課題組獲得博士學位。

1962 年至 1964 年，韋斯在普林斯頓大學做博士后，研究能否從地震信號中檢測到引力波。雖然實驗失敗了，但他充分鍛煉了相對論精密實驗的技能。

韋斯意外獲得了MIT的任教邀請。這個教職是他的人生貴人扎卡賴亞斯努力的結果。值得一提的是，扎卡賴亞斯的博士導師是核物理學家拉比——拉比最早提出原子的磁共振可以作為時鐘的基礎——并在1956年研制出第一臺實用原子鐘。

韋斯欣然回到MIT任助教授。

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終身教職勉強過關

韋斯在MIT建立了一個課題組，致力于重力加速度的精細測量。他埋首于制作各種精巧的裝置。

一天，MIT物理系天體物理學部門主任Bernie Burke找韋斯談話，說他的課題組發表論文太少了，若沒有論文，通不過永久職位考核，會再次被MIT掃地出門。

Bernie Burke指了條明路：研究宇宙學，比如測量剛被發現的微波背景輻射的譜。

韋斯聽從了建議，轉向新領域，放飛高空氣球，測量微波背景輻射的譜。實驗做了5年，僅發表了兩篇論文，勉強通過了永久職位考核。

韋斯在MIT的工作照。圖源：諾貝爾獎官網

他的氣球實驗，成為促使美國開展微波背景輻射衛星研究項目COBE的工作之一。

宇宙背景探測者（COBE）是美國發射的研究宇宙微波背景輻射的衛星，韋斯是此項目的負責人之一，項目的兩位主要科學家喬治·斯穆特和約翰·馬瑟在2006年獲得諾貝爾物理獎，有人認為韋斯也應該被列為獲獎者。圖源：wikicommons。

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教課：邊學變賣

1966年，物理系問韋斯能否給研究生上廣義相對論課。韋斯當時其實不太懂廣義相對論的數學理論，他想借助這次講課機會弄懂廣義相對論，便答應接手這門課程。

韋斯邊學邊教，其實只比學生早懂一天。

1969年，科學界出了一個大新聞。馬里蘭大學教授約瑟夫·韋伯宣稱探測到了引力波。

馬里蘭大學教授約瑟夫·韋伯（Joseph Weber，1919年5月17日——2000年9月30日）探測引力波的鋁棒。圖源：wikicommons

學生請韋斯分析韋伯的實驗裝置，韋斯分析之后，表示無法理解，但他順便向學生提出一個問題，可否用激光干涉儀探測引力波，即將一束激光分成垂直的兩束，這兩束激光走過同樣遠的路程再反射回來，相遇在觀察屏，呈現出明暗相間的干涉條紋，如果其中一束激光走過的路徑上同時有引力波經過，這束激光走過的路程與另一束激光將略有差別，再反射回來相遇在觀察屏上，干涉條紋會略有差別，他讓學生分析，據此能否揭示出引力波？作為作業留給學生完成。

1972年的時候，韋伯的實驗已被確定無法重復。韋斯又想起當年布置的作業題，看看能否轉化成探測引力波的實際實驗裝置。

引力波探測器LIGO的工作原理示意視頻。來源：LIGO

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探測引力波：四十年的漫長歷程

1972年，韋斯向MIT電子學研究實驗室（Research Laboratory of Electronics，RLE）申請了5萬美元，指導幾位本科生開發出激光干涉儀的原型機，干涉儀臂長僅為1.5米。

韋斯的學生與德國馬克斯·普朗克學會天體物理研究所的科學家合作，開發出了3米的原型機，后來又將臂長擴大到30米。

韋斯學生的工作卻不被MIT其他教授理解，他們在學位論文答辯時遭到刁難，有教授認為這些學生做的是工程而不是物理，并且是失敗的工程，因為并沒有探測到引力波。這讓韋斯非常惱火，也促使他思考，如何搭建一個足以探測到引力波的大裝置。

1975年，韋斯和加州理工學院的理論物理學家基普·索恩在華盛頓參加同一個會議，索恩沒有定酒店，二人共住一室。韋斯向索恩講解激光干涉儀探測引力波的潛力。索恩被說服了。二人決定共同致力于實現這一壯舉。

1976年，韋斯代表麻省理工學院與加州理工學院的基普·索恩組成了引力波實驗聯合研究團隊。1979年，蘇格蘭杰出的實驗物理學家羅納德·德雷弗（Ronald Drever，1931年10月26日—2017年3月7日）加入加州理工學院。這一年，美國科學基金會正式立項資助激光干涉儀項目。1984年，LIGO正式上馬，由韋斯、索恩、德雷弗三人負責。

此后，資助時斷時續。1994年，LIGO項目命懸一線。巴里·克拉克·巴里什出任LIGO主任，挽救了這個項目。1994年、1995年，LIGO兩座激光干涉儀設施相繼破土動工，1999年工程竣工。2002年正式進行第一次引力波探測，2010年結束搜集數據，但未探測到引力波。2010年，LIGO開始升級改造，費時5年改造完成，將儀器靈敏度提高了3倍。2015年9月，再次開啟正式觀測，這一次成功探測到了引力波。2016年2月，結果正式宣布，成為當年最轟動的科學新聞。

2017年10月，巴里什、索恩、韋斯獲得諾貝爾物理學獎，而德雷弗因在諾獎公布前七個月前去世，無緣這一榮譽。如果德雷弗還活著，遺憾的可能是巴里什。當然，他們——以及LIGO項目上千研究者——的功績不因諾貝爾獎而有損益。

2017年諾貝爾物理學獎得主：從左至右依次為巴里什、索恩、韋斯。圖源：LIGO官網。此前，韋斯與德雷弗、索恩的貢獻還得到了科學突破基礎物理學獎（2016）、邵逸夫獎（2016）、卡弗里獎（2016）等重要獎項的認可。

韋斯獲得諾貝爾獎時說：“這一發現凝聚了眾多人的努力，其中許多人都發揮了至關重要的作用。我認為自己獲得這一獎項，某種程度上是代表所有曾為此付出的人們領獎。”韋斯還說：“這個獎項以及其他授予科學家的獎項，都表明了我們社會對通過理性理解證據來獲取有關我們周圍世界的信息的重要性的肯定。”

LIGO成功探測到引力波時，韋斯說：“引力波讓我們獲得了觀察宇宙的新視角，可以看到自然所蘊藏的一起。現在的問題是：你想看什么。”

參考文獻：（上下滑動可瀏覽）

[1] 韋斯為卡弗里獎官網寫的自傳：https://www.kavliprize.org/rainer-weiss-autobiography

[2] 韋斯為諾貝爾獎官網寫的自傳：https://www.nobelprize.org/prizes/physics/2017/weiss/biographical/

[3] MIT出版的圖書Find Your Path: Unconventional Lessons from 36 Leading Scientists and Engineers 中收錄的韋斯的回憶錄：A MENTOR AND A DREAM

[4] MIT發布的韋斯的訃告：https://news.mit.edu/2025/professor-emeritus-rainer-weiss-dies-0826

[5] 紐約時報發布的韋斯的訃告：https://www.nytimes.com/2025/08/26/science/rainer-weiss-dead.html

[6] 韋斯的維基百科條目：https://en.wikipedia.org/wiki/Rainer_Weiss

[7] LIGO的維基百科條目：https://en.wikipedia.org/wiki/LIGO；LIGO的主頁：https://www.ligo.caltech.edu/

本文轉載自《返樸》微信公眾號

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