第6章　不和谐的音符

瑞纳·怀斯就像一名穆斯林托钵僧人^[58]一样，围着办公室以自己声音的速度旋转。他为人坦诚直率，而又放荡不羁。春日里的一个周末，他弯腰趴在LIGO大楼里的办公桌上，正为电脑屏幕上的一幅曲线图而愁眉不展。这幅图表示，位于路易斯安那的LIGO新建的真空管，正有越来越多的气体泄漏进来。“实际上，这是意料之中的事，”他当即就说，“华盛顿州的探测基地也存在这个问题。”他的办公室位于MIT边上一幢岌岌可危的三层小楼内，天花板很高。这幢小楼没有特别的名字，只有楼号：20号楼。

如果楼房能带来好运的话，怀斯在探测引力波方面将拥有更为有利的条件。这座木质小楼建于第二次世界大战期间，是用来研发一种名叫雷达的新军用技术的。战后，20号楼目睹了物理学院最早的一台粒子加速器的建立、伯斯扬声器的改进、哈罗德·埃杰顿^[59]令人惊奇的瞬间摄影技术以及在诺姆·乔姆斯基领导下，现代化的语言学院的建立。人们都称20号楼为“胶合板皇宫”。怀斯在它薄薄的天花板和墙壁上钻了孔，来帮助建造世界上最精确的原子钟。人们原以为20号楼顶多只能坚持到第二次世界大战末期，不曾想它凭着褪了色的雪松壁板、斑驳陆离的油漆，居然在时常有田鼠松鼠沿着门廊柱爬上爬下的情况下，挺过了50个年头。在它最终被推倒之前，怀斯研究小组是最后离开的。这楼太危险，没法待了。

怀斯并不急于装修它。“我的事业整个儿都在这里，”他挥了一下手臂，踩着寂静的走廊里的结实木地板边往前走边这么说。所有房间里的仪器设备都已经搬走了，只留下电线和管子之类的东西挂在墙上，摇来晃去的。这时，只剩下怀斯那间普普通通的办公室还放有一张破睡椅，地上还铺着油布，在整座小楼里就像沙漠里的一片绿洲。屋里的长桌胡乱摆放着，桌上满是装满文件的文件夹。奇怪的是，怀斯却能记得每一摞的内容。他很健谈，故事、解说、回忆全都脱口而出，听起来像是同时说出来的似的。他精力充沛而又不失谦虚，他会毫不犹豫告诉你他在MIT上研究生时被退学的故事，那是因为他把心思都放到一个女孩身上，而把学习给耽误了的缘故。短而稀疏的灰白头发，为看清不同距离的事物而戴不同的眼镜——这样的怀斯其实还是一个工作狂。在一次心脏病发作之后，医生就告诫他别再这么操劳了（但他仍一如往常）。

首先，也是最重要的一点，怀斯是一位实验家。如果他不曾成为一名物理学家的话，他将会是一位电气技师。比起那些从讲台上下来的科学家们来说，他更愿意跟那些满手油灰的科学家们在一起。每当别人把实验科学家们比作步兵，而将军们——理论家——却站在高处俯视他们时，他都热血沸腾。“那群婊子养的就希望你这样想。”他很直率地说，“他们以为自己独占了这个领域。他们没有。实验家们想出来的主意并不比理论家们少。他们不是将军。他们和我们一样是一群凡夫孺子。没有实验是写不出一本广义相对论方面的好书的。等着瞧吧，总有一天我们会发现黑洞事件的。想要弄明白真相，除了理论之外我们还要做很多。我们要把广义相对论变成一门科学，而不仅仅是一种理论描述。”LIGO是探测引力波的一种完全不同的手段，是韦伯开启的探索的延续和发展。尽管LIGO是一个由多人合作建设起来的工程，但真的要找出牵头人的话，很多人都认为非瑞纳·怀斯莫属。^[60]

怀斯于1932年出生于柏林。父亲是一位物理学家，来自一个富裕的犹太家庭，但后来加入了共产党，并娶了一位德国新教徒演员为妻，背叛了自己的家庭。眼看着德国将要发生一场政治风暴，怀斯一家就去了布拉格。到了1939年，又举家迁往美国。他们是最后一批允许移民美国的犹太家庭，这主要得益于父亲宝贵的医科学位。定居在曼哈顿中心后，年轻的怀斯开始接触机械学了。“我总是把东西拆开来。”怀斯说，“马达、手表、无线电设备等。我的房间常常乱七八糟的，这也常常给我带来麻烦。”而他父亲已经成了一名心理医生，这也给他带来了一点点烦恼。作为一个四海为家的德国人，他父亲更喜欢艺术、人文科学、戏剧和文学。怀斯对古典音乐感兴趣，这也算是对父亲的爱好做出的一个让步吧。这个兴趣直到成年时他还保留着，而且还能弹得一手专业的钢琴。

到了高中时代，怀斯就开始帮助朋友和熟人们安装无线电通信设备了。这种小事最终发展成了一门生意。第二次世界大战一结束，人们就纷纷拿出过剩的设备在纽约大街上叫卖。“过剩设备在城市里四处泛滥，”怀斯说，“你可以进城买下最多的原材料。如果稍微了解一点行情的话，你可以以非常低廉的价格买到最先进的仪器设备——变压器和雷达设备等。”他常常逃课或者利用周末时间去捡真空管、电容器和当时能够想到的任何电子元件。在他16岁那年，一场大火摧毁了布鲁克林区的派拉蒙剧院，他从废墟里捡回了当时最先进的10个扩音器。他把它们打磨干净后，又卖了出去。事实上，他制作销售完整的音响设备十分成功，成了当时的一件奇闻。他甚至连大学都不上了。尽管生意利润很高，但他也有知识上的渴求：他想弄明白怎样才能消除噪声，去掉留声机唱针划过唱片时产生的嘶嘶声。他特别选择了MIT，想通过在那儿学习而成为一名音响工程师，找到解决这个问题的办法。1950年入学后，他发现MIT居然安排得那么井然有序，大大出乎自己的意料，与自己在纽约为朋友们安装无线设备来打发时间的生活环境大不相同。所有的楼房都有编号，所有的课程也都有编号。“所有的东西都有编号，”他说，“太奇怪了。我问自己：‘我在这儿挺得下去吗？’”他差一点没能挺过去。

由于工程课程太枯燥了，怀斯转而学习物理学，但是成绩很差。在毫无希望地爱上西北大学一位音乐和民间舞蹈都很出众的女孩子之后，他大三时就很少上过课了，大部分时间都是在伊利诺伊州^[61]度过的。被抛弃后，他又回到了MIT。虽然他最终通过了考试，但学院还是把他给开除了，原因是他旷课太多了。又兼之有可能被征召参加朝鲜战争，沮丧的怀斯开始在校园里走来走去想清醒一下头脑。路过20号楼时，他从窗户看到里面两个家伙正朝着对方大声嚷嚷着什么。“一个家伙在地上看着一只大黄铜管。另一个家伙爬到天花板下边，正在调试什么东西。”怀斯回忆说，“他们正在探索一束原子的共振效应，但这是不可能的。”这俩人是在杰罗德·扎卡赖亚斯实验室工作的，后者建造了第一台商用原子钟。听了他们的争辩之后，怀斯开始觉得他们需要一个懂电子学的人了，而他自己正是这方面的行家。被聘为技师之后，怀斯就成了他们之中不可或缺的一员。他把家安在了扎卡赖亚斯的实验室里（这让他的物理教授很吃惊，也很愤怒）。正是在这里，怀斯学会了如何去设计实验，去建造，去操作。他学会了焊接和锡焊。在满是高科技装备的实验室里，他觉得自己就像玩具店里的孩子一样。“正是这样的物理让你不辞劳苦的，”在这方面有着明显偏好的怀斯回忆说。

最终，扎卡赖亚斯置校规于不顾，把怀斯召回了学校做自己的研究生。怀斯的任务是制作越来越精确的原子钟。他的工作内容是一个全新的概念，即原子喷泉，这个实验就是在20号楼进行的。他的想法是把一束原子喷上去，像抛向空中的小球一样，这些原子最终会静止，然后落向地面的。一旦在最高处慢下来，测量它们的振动就更容易了，这就是原子钟的关键所在。最初，整套装置只占用了一层楼。怀斯把一亿个原子喷了上去，记录上却显示没有一个落下来。后来怀斯打通了天花板，把原子们喷向了两层楼的高度，之后又试了三层楼的高度。他不断加高设备，希望至少有一些原子，一些能量最低的原子能最终停止运动并落回地面。

怀斯在这套装置上忙活了3年，最终只发现所有原子的动能都大于预期值。这些原子都跑出了整座小楼。现如今，40年过去了，终于有原子喷泉实验成功了，不过用的是过冷原子，高度也没有三层楼那么高，而是不到3厘米。不过怀斯失败了的实验还是有可取之处的：他找到了扎卡赖亚斯的引力缺陷，而扎氏很早就想把自己的原子钟用于广义相对论实验了。扎卡赖亚斯希望能把一台原子钟放在瑞士一座高山上，另一台放在距山顶2000米的谷底，来测量引力红移。这是维索特实验的早期版本，只不过这次是在地面上而不是在太空中进行。怀斯开始学习广义相对论了，这也是意料中的事。虽然这个实验从来都没有做过，但这时怀斯已经迷上广义相对论了，并于1962年前往实验相对论的中心普林斯顿大学，跟着罗伯特·迪克读了博士。

怀斯在迪克手下的工作是制作重差计，用来测量地球的独特谐振，即地球受激时的嗡嗡声。不过他的探测器在1963年的阿拉斯加大地震时被撞出了围栏，坏掉了。两年后，怀斯就迫不及待地回到了MIT。他喜欢那儿实验的自由传统。“想到了什么东西，你可以在几天内就做实验。”他回忆说，“之所以能这样做，是因为那儿四处都是‘垃圾^[62]’，而且人们知道如何利用它们。所以，当时返回MIT是一件愉快的事。”作为MIT一位新签约的助理教授，在受迪克的引力替代理论的启发后，怀斯决定去测量引力常数是否在随时间改变。这样他就不得不去研究激光器，因为这是测量中必不可少的一个部件。同时他还开始研究“疲劳光子”理论，这种理论假设宇宙中的光子在穿越空间运行时会由于能量的损失而降低频率（此假设现已被推翻）。这就使他学会了做这种测量的最佳方法——干涉测量法。

在这个研究进行期间，学院的教务主任让他去教授广义相对论的课程。“‘毕竟，’他说，‘你应该懂得它，’”怀斯回忆说，“我不能说自己不懂广义相对论。我不过先于学生受了这方面的训练而已。”他是作为一个实验家来学相对论的，而不是一个理论家，所以他也是从实验的角度来教授这门课的。比如说，为了让学生们理解引力波的概念，他留了一道作业题。他让学生们想象悬挂着的三个物体，排成“L”形。其中一个物体在“L”的拐角处，另外两个分别在两条臂的顶端。给学生们的任务就是计算出当一个引力子经过时，三个物体之间的距离会有什么样的改变。怀斯知道，当一个引力子在空间中传播时，它并不是简单地压缩途经的任何物体，然后在离开时又使之膨胀，而是具有多重效应。它同时在不同的方向产生着影响。这个波在一个方向压缩空间，比如说，南北方向；同时又在垂直的东西方向使空间膨胀。尽管引力波会使空间产生形变，但空间的总体积却保持不变。这有点儿类似于挤压一个气球——从两侧积压气球的话，它立刻会在顶部和底部，即与挤压垂直的方向，凸出一块来。引力波对时空有同样的影响。如果一个引力子在穿越地球时，垂直向下通过一个“L”形结构的话，那么“L”一条臂上的两物体会因受到挤压而相互靠近，而另一条臂上的物体则会离得更远。这种形变可以通过拉扯一块布时，观察布的纹理而形象化，布的方形格子就是这样变形的。1毫秒过后，引力子继续赶路，而这种效应刚好反过来了，原来压缩的臂开始扩展，原来扩展的臂开始压缩。在布置这道作业题时，怀斯意识到可以做这个实验，特别是他最近又研究了激光和干涉测量法。他觉得在“L”的每条臂上两物体之间来回反射的激光束，可以测量出这种扩展/压缩效应。这又是探测引力波的一种完全不同的方式。^[63]怀斯所构想的正是迈克尔逊用来探测以太的仪器的一种修正版本。

激光器发射出的一束连续光，在这个系统的拐角处会一分为二，分别沿着“L”的两条臂传播开去。安放在中心和端点处实验物体上的镜片会来回反射光束。（后来，镜片自身成了实验物体。）这两束光最终会汇合的，此时它们会发生光学“干涉”（于是就有了“干涉测量法”这个词）。最初可以把它们按波形“不同步^[64]”的方式设置。这样，当叠加在一起时，它们会彼此抵消。一束光的波峰会叠加到另一束的波谷上，从而导致零信号——漆黑一片。但是，如果引力波致使物体移动的话，这两束激光所通过的距离会稍有不同。这样的话，哪怕一条臂的长度改变了一点点儿，两束光就不会再正好“不同步”了，从而叠加在一起时会有一些亮光出现。而引力波就隐藏在光强的变化中。怀斯意识到光束必须在汇合前来回反射很多次才能大幅增加总行程，从而使两束光波错开得足够多，这样传感器才能感觉得到。实验物体移动的幅度越大，灵敏度就越高。

实际上，怀斯重新发现了一个已经存在但在引力波领域并不怎么流行的想法。甚至在韦伯宣布发现了他所谓的信号的几年前，苏联的两位研究人员就提出用干涉仪而不是共振棒来探测引力波的想法了。但是，这篇由米吉尔·E.吉尔增斯坦和V.I.普斯托瓦特发表在一份苏联期刊上的论文，并没有引起多少注意。在多年后基普·桑尼发现它之前，这个领域的其他人完全没有注意到它的存在。“吉尔增斯坦根本就是一个循规蹈矩的人。他十分内向腼腆，有很多开创性的想法，但都完全被忽视了，”桑尼说。韦伯也独立地想到过这个主意。尽管没有公开发表，但他曾与得意门生罗伯特·福沃德谈论过这个想法，后者还曾在实验室的笔记本上画过韦伯方案的草图。怀斯后来又在课堂练习的启发下，独立地想出了这个点子。这个领域的发展表明，共振棒的诸多局限性越来越明显，这就是当年这个想法逐渐流行开来的原因。举例来说，过冷技术就很麻烦。一旦出错，就需要几个月的时间来加热探测器，处理好，再冷却。而且共振棒的尺寸又限制了所能探测的信号范围。一根固定长度的共振棒，只能检测一种频率的引力波。如果一架光学望远镜只能看到一种颜色的话，那就大大限制了它的观察范围。由于诸多原因，研究人员们开始把注意力转移到通用性好得多的激光干涉仪上来了，它可以进行长期的天文研究，能够探测所有频率的引力波，而不是仅仅某种固定频率的引力波。

激光束进入系统后，被反射到每条臂上来密切监视臂长。没有引力波经过时（左图），激光干涉仪的两条臂臂长相等。当一个引力子经过时（右图），一条臂收缩而另一条臂拉长，从而产生一个干涉信号。图中夸大了这种效应，实际上臂长的改变量比原子的直径还要小

在怀斯把从课堂上得到的灵感付诸实践的过程中，一位NASA的宇航员起了催化作用。1967年，菲利普·查普曼在MIT获得了仪器使用博士学位，主攻的方向是广义相对论。将要成为科学家宇航员的他正在寻找在太空中做引力实验的机会，并向自己的学位委员会成员怀斯提出了咨询。当时查普曼曾回忆说：“我们将要登月，NASA有很多资金，任何事看起来都有可能。”怀斯告诉了查普曼关于用激光干涉仪探测引力波的个人想法。查普曼自己也在思考共振棒之外的探测方法。他对怀斯的提议很上心，开始寻找工业上的合作者，之后就跟正在休斯进行共振棒实验的福沃德（他在加利福尼亚海边的不同地方有着三台正在运行的小天线，其中一台在自己的卧室里）讨论了这件事。福沃德在重新考虑几年前从韦伯那儿听到的想法时说：“菲尔^[65]·查普曼给了我怀斯关于干涉仪的想法。”NASA将来可能实施的这个工程让福沃德和怀斯各自独立地忙乎了起来。

在此进程中，怀斯的作用十分关键，因为他早在30年前就预先想到了激光干涉天文台的所有重要部件。如今这种天文台都快要投入使用了。在1971年到1972年的调研，也就是第一次认真考虑这种技术期间，他就指出了迄今研究人员仍为之奋斗着的根本噪声源。而且，他还概括出了控制这些噪声的途径。怀斯说：“我想像迪克一样，实验开始之前先坐下来把实验从头到尾全部过一遍。”怀斯的透彻分析被作为MIT的一篇季度进展报告发表了。而现在它已被当作了一篇里程碑式的论文，至今仍发挥着影响。巧合的是，他的事业是从决定去除一个高保真系统的噪声开始的，现在只不过是把兴趣转移到去除可能淹没引力波的噪声上来了，而引力波的波长恰恰又落在了声波范围内。

其间，福沃德开始了一个小原型的建造工作。他和同事们，盖洛德·莫斯和拉里·米勒一起，花了3年时间来建造和改进这个系统。干涉仪放在了位于马利布的休斯研究实验室的一间地下室里。他们把两根平时在农场里用来灌溉的铝管垂直安放，作为激光束管，每一根都有2米长，排列的方式使得干涉仪对来自银河系中心（那时候人们认为韦伯的信号是从这儿发出的）的辐射最为敏感。分别放在“L”的三个点上的实验物体，每个都有一两千克重。整个系统安装在一个大花岗岩石板上；而为了减震，又把石板放在一个气垫上（更早的装置放在了一只内胎上）。这就是他们最大的问题：如何把整个装置与各种各样的声音和地面噪声隔离开来。设计的初衷是希望能探测到的引力波频率范围很大，从1000赫兹到20000赫兹。正如福沃德在一篇期刊文章里面指出的那样，他们希望加大了的频宽能够给出“关于辐射源本质特性的重要信息”。

这个小系统从1972年的10月4号到12月3号，在晚上和周末时间一共运行了150个小时。运行时间调整到晚上是因为在正常工作时间实验室里的噪声过高。数据搜集工作相当乏味，还很费神。在监视干涉仪期间，研究人员必须几乎一动不动地端坐着，以避免带来不必要的噪声。输出结果记录在立体声录音带上，用耳机来监听。“我和盖洛德·莫斯轮流熬夜‘观测’。”福沃德的笔记上这样说，“我发现闭上眼睛把自己想象成为仪器的一部分很有用。”一个频道记录着光电探测器的输出结果，而另一个频道用来监视周围的干扰，比如激光束里的噪声、地板的震动、实验室里的任何说话声以及电线发出的听得见的响声。而背景中有着国家标准局连续不断的嘀嘀嘀的报时信号，就像一个合拍的节拍器一样，它们是由WWV广播站广播的。这样做是为了把任何可能事件的时间都精确到1毫秒之内。

有时候，不同音调的声响和嘀嗒声，可能会超过连续嘶嘶响的白噪声^[66]。大部分这种声音都能归因于激光器的噪声，或者装置的热收缩或机械收缩。但是，大概每10分钟干涉仪就很明显地“唧”一声，这一声既不能归因于内部噪声，也不能归因于外部干扰。然而，所有这样的信号，同时运行着的天线探测器都没有探测到。“在声称探测到了引力波的韦伯看来，”福沃德说，“我相信很值得把干涉仪当作天线来做上几个月的实验，看看是否能探测到什么。我确实这样做了，而且我听到的干涉仪的任何过剩噪声都不是韦伯探测到的事件。”

不管怎么说，对于这么小的一个原型——同类中的第一个——来说，探测到一个宇宙信号的概率很小很小。为了改善它的反应性能，福沃德计划把他的干涉仪挪到一个偏僻的地方去，并把每条臂都大为加长，可能的话，加长到1千米或者更长。光学望远镜的镜片越大，收集的光子越多，分辨率和灵敏度就越高。同样，一台激光干涉仪通过臂的加长来提高灵敏度。测量的距离越长，时空的膨胀和收缩就越容易识别，因为这种效应是累积的。如果镜片相距两倍远的话，在引力波经过时它们相对于彼此移动的距离也会增大一倍。但是，在休斯的实验进行到最后时，福沃德已经花完了单位为引力波望远镜准备的所有经费。而查普曼已经于1972年离开了宇航员协会，这就意味着从NASA申请资金来放大原型也只是黄粱美梦了。于是，“休斯激光干涉仪引力辐射天线”工程就走到了尽头。但还会有其他人在这条路上继续前进的。其中最重要的一次革新是英国格拉斯哥物理学家隆·德莱弗带来的。

德莱弗对引力论的兴趣是于1959年燃起的。当时，他刚刚在格拉斯哥大学获得核物理博士学位没几年。他想出了测试马赫原理的一个妙招。马赫原理是由恩斯特·马赫提出的，他假设惯性，即物体抵抗加速度的趋势，是在物体与宇宙中所有其他物体结合起来时产生的。根据这个假设，一个粒子在朝向一大块质量，比如银河系的中心运动时，与转过90度，朝向一个质量稀疏的方向运动时，两种情况下的加速方式会有所不同。这就是德莱弗所要测试的。他所选用的粒子是锂原子核。当被磁场（在本实验中，用的是地磁场）激发时，锂原子核会发射出一定频率的电信号，这是一条独特的谱线。“在地球旋转一圈的24小时里，我一直盯着这条谱线看。当地磁场的轴线指向银河系中心或其他一些方向时，我就观察有没有变化发生。”德莱弗回忆说。如果有这种变化，则说明锂原子核的加速方式确实不一样，取决于它是否向着或背着银河系中心这一大团物质运动。

也有其他人做过类似的实验。但是像众多物理学家一样，从小就喜欢摆弄小玩意的德莱弗，做这个实验时却走了一条不同寻常的路子。他把车用电池和各种各样的零碎配件拾掇到后花园里，在那儿做起了实验。不过，还能凑合得过去：他的实验能够探测到接近于10^-24这么小的一个改变量。“它打败了所有想用更好的设备来达到同一目的的人。”德莱弗这样说。最终他没有探测到任何变化，至少在他的探测精度内没有什么变化。物体的惯性在整个宇宙中都是一样的，无论它朝哪个方向运动。在物理学里，这个实验现在被称为休斯—德莱弗实验。耶鲁大学的物理学家弗农·休斯同时也独立地做了一个类似的实验。后来，德莱弗又在哈佛大学滞留了一年，为罗伯特·庞德的引力红移实验建造了高灵敏度的射线探测器。

整个20世纪60年代，德莱弗一直都在为核物理和其他应用建造探测器。他对宇宙射线物理学也有所涉猎，研究的是宇宙粒子划过大气层时所发出的光。在去英国南部进行这些实验时，他顺便访问了牛津大学，听了乔·韦伯的演讲，内容是关于他就最近发现引力波所做的声明。德莱弗当时就想：“如果他是对的，我们就一定能比他做得更好。”这个想法把德莱弗带入了这个全新的领域。他和他在格拉斯哥的小组最后还弄了两台天线探测器来，但仍然一无所获。“韦伯错了，我也很悲哀，”德莱弗说，“我一直希望他是对的，这样我们也就有活干了。”

由于缺乏低温物理方面的经验，德莱弗自觉不能跟正在斯坦福大学和路易斯安那州建造的超低温天线竞争，于是选择了一条不同的道路。福沃德最近刚刚造访了格拉斯哥，并与德莱弗讨论了他在马利布地下室的先驱性工作。“我认为最终还是干涉仪好一点，而且更便宜。”德莱弗说，“他主要是考虑到了在苏格兰为新方案提供的资金并不充裕。”小组中若有人善于跟当地公司打交道的话，总成本会降低很多的。他们为第一台天线探测器配备的真空管就是由一个制造烤箱和其他食品工业设备的公司制造的。利用旧共振棒探测器的设备和一些二手部件，德莱弗小组于1976年建成了第一台干涉仪。其中，最昂贵的部件是激光器。

德莱弗很快就意识到了用激光干涉仪进行探测要比他最初想象的难得多。首先冒出的一个问题是光的散射。当一束激光在干涉仪的镜片之间来回反射时，每次反射后光线都会射在镜片的不同位置，这样大部分的光都损失掉了，这是因为镜面并不是理想的平面。德莱弗的解决方法是把他的迈克尔逊式的干涉仪改成一台法布里—泊罗干涉仪，后者能够保证光线在多次反射之后仍是一束光，而且每次反射都限制在镜片上很小的一块面积内。这样一来，光线在镜片上“跳开”，射偏了方向从而毁了整个测量的概率就大大减小了。同时，也大大增加了光的使用效率。“作为一个苏格兰人，我最大的优势就在于整个设计便宜了很多。”德莱弗咧嘴一笑说。这是因为在他的实验中，镜片和真空管都可以做得更小。这是此领域的决定性优势。目前还不存在把特别大的镜片打磨得如此平整以满足此类实验要求的技术。

但这种新方案也有一个缺陷：它只能在激光极其稳定的情况下工作。这要求设备的稳定性远比当时所能实现的高很多。当时激光的波长偶尔会出现零星的波动，这样就无法探测到引力波到来时镜片间距的微小改变了。德莱弗并没有被这个缺陷所吓倒，他只是简单地发明了一个装置来保证激光波长单一而稳定。后来他发现这种方法跟罗伯特·庞德早先用在微波腔上的大同小异。德莱弗觉得可以通过一个反馈机制，以一种特殊的方式把一束激光锁在一个光学腔里，从而把它稳定下来——把频率固定下来。他造访了科罗拉多州美国天体物理联合实验室的约翰·霍尔，请他建造一台这样稳定的激光器，因为联合实验室具备这个条件。德莱弗和同事詹姆斯·哈夫在格拉斯哥也建造了一个稍次一点的版本。“格拉斯哥的这个很滑稽，”德莱弗说，“用了很多烟草罐。那时候吉姆^[67]常常用烟斗抽烟，所以有很多烟草罐。它们很好地遮蔽了整个回路。这个装置共用了约一打烟草罐。”

就在德莱弗在格拉斯哥，怀斯在MIT，还有一个种子小组在德国开始了激光干涉测量法的研究时，基普·桑尼也正在进行这方面的理论研究。他正力图把广义相对论糅合进引力波研究领域。那时候桑尼是加州理工学院一位冉冉上升的明星，正在跟学生们一起试图找到一些实验家们能够测量的参数，从而让广义相对论效应更加易于测量。在这个过程中，加州理工学院取代普林斯顿成了全球相对论中心。1968年，被介绍给布拉金斯基认识之后，桑尼也开始研究引力波了。受这位苏联科学家的影响，桑尼旋即开始了两人之间的合作。直到冷战末期，桑尼每年都要在莫斯科待上一个月，成了布拉金斯基引力波小组非正式的“理论家成员”。受布拉金斯基的影响，桑尼也开始相信通过长期实验，还是有可能探测到引力波的，尽管他怀疑短期内是不会有什么进展了。不过，没过多久他这种谨慎态度就改变了。

桑尼的思想是在西西里岛一座中世纪小镇艾里斯开始转变的，当时众多物理学家正齐集在这个避暑胜地的埃托里·马约拉纳科学文化中心参加主题为“科学文化”的盛会。1975年的这次会议是韦伯发起的，目的是为了对这个领域进行评估并讨论先进探测技术；地点就在悬崖边上的一个修道院，从这儿可以俯瞰第勒尼安海。作为一个理论家，桑尼一直都在计算不同辐射源所发出的引力波强度。听了实验家们的介绍之后，他开始认识到利用特殊材料和低温等先进技术，研究人员们很有可能制造出所需精度的探测仪器。“我是带着这样的想法离开会场的：这个领域很有可能成功，”他说，“以前我从没有这么确信过。那是因为我一直都在留意着改进探测器的诸多想法，不过我觉得实现这些想法还得一二十年的时间。”结果，桑尼成了此领域最著名的说客，他到美国各地进行演说，诉说着这个领域的前景，以及利用即将出炉的新技术探测到辐射源的可能性。“可以说，韦伯的争论给这个领域抹了黑，”桑尼说，“有必要擦除这些污迹并在全美维持这方面研究的动力。”

在说服加州理工学院的教员们和管理层去建立一个引力波探测小组上，桑尼起了一定作用，这个小组是他理论小组的天然伴侣。刚开始时，桑尼并没有采取任何明确的手段。他说：“我的态度就是，让我们雇用的人来决定往哪个方向走是最好的。”然而，怀斯想改变他这种观点。在1975年，NASA有意要在太空进行相对论实验，并组成了一个NASA委员会，怀斯任主席。他已经是NASA的一个大工程COBE，即宇宙背景探测卫星的科学工作组主席了。发射这颗卫星的目的就是要以极高的精度来探测大爆炸留下来的微波背景辐射。在进行引力波方面的调研时，怀斯已经是已启动的微波背景辐射测量计划中的主要成员了。他们先是用气球探测，后来又发展到了在太空中探测。怀斯是COBE的发起人之一。由于桑尼是广义相对论方面的专家，怀斯就邀请他去华盛顿为NASA委员会做个报告。当晚在旅馆里，他们就引力波探测几乎讨论了整整一夜。那时候，桑尼对用激光干涉仪测量并不抱什么希望。在他的《引力论》一书中的引力波探测那一章节，桑尼写道：“如练习37.7所示，这种[激光干涉仪]探测器灵敏度太低，没有什么实验价值。”当晚怀斯说服了桑尼相信激光干涉仪也是一个不错的选择。（直到今天，怀斯还没把贴在办公室门上的桑尼书中的那句话撕下来，就是为了在桑尼访问MIT时好嘲笑他一番。）

经过一次委员会研究，加州理工学院同意了桑尼的观点，决定引进引力波探测领域的世界级专家。他们中将有人主持一台精密的共振棒或干涉仪探测器的建造工作，为加州理工学院储备未来引力波天文台所需的技术和设备。当时桑尼希望把布拉金斯基也请过来，不过由于冷战正在继续，这是不可能的。当时，怀斯在COBE早期阶段的任务很多，这也转移了他的注意力。但桑尼的顾问团名单顶部还常常出现另外一个名字：隆·德莱弗。桑尼说：“德莱弗当时处理技术故障的纪录是最好的。他非常出色。他能想出十分漂亮的主意，他那些人们最初不屑一顾的主意现今已催生了LIGO。”当时德莱弗在格拉斯哥的研究小组正准备依据德莱弗的最新修正，来改进他们的激光干涉仪。受所在房间，即一间老式粒子加速器实验室的限制，干涉仪的臂长只有10米。德莱弗说：“要让它正常运行还得下点功夫。”

就在启动过程中，加州理工学院盛情邀请德莱弗前去供职。德莱弗左右为难，因为他在格拉斯哥小组的工作正在进行着。尽管如他所说，加州理工学院是个“大单位”，但德莱弗还是更喜欢欧洲大学支持新计划的方式。当时他是这样说的：“我对现在的工作单位很满意。你用很少的钱，就能做很多的事。这座大学聘请的技师们都可以参与任何计划。这就意味着不用经过某某人同意，就可以实验你的新想法。”然而，到了1979年，德莱弗最终还是决定把一半时间花在加利福尼亚，这样就给了他和加州理工学院一个机会，试试他们的新冒险是否行得通。答案是肯定的。5年后德莱弗成了他们的一名全职成员。随着德莱弗的到来，加州理工学院最终选择了激光干涉仪探测器。

激光干涉仪的持续升温也吸引了NSF的眼光。当理查德·艾萨克森于1973年来到NSF出任理论物理方面的副项目主任一职时，前任哈里·扎波尔斯基曾留给他一条建议：“几周前曾有一个很聪明的家伙来访——怀斯。他提出了引力波探测器方面一些很有意义的新见解。他如果再回来的话，你要多加留意。”最终在20世纪70年代末期评估这个国立引力波探测项目时，NSF决定给予这个新计划以资金支持。加州理工学院方面的进步和自己投入的资金也起了一定作用。“物理学家们都喜欢跟风，”第一次向NSF申请资金支持但没有成功的怀斯说，“一旦某个有影响力的大学介入了的话，就会起到一点额外的推动作用。”

有了加州理工学院和NSF的资金，德莱弗开始在校园东北角建造一个完善的引力波实验室。德莱弗还请来了斯坦·惠特科姆帮忙监工，他后来成了德莱弗的得力助手。加州理工学院的目的是建造一台跟格拉斯哥一样的干涉仪，只是比后者的规模更大一些。这台干涉仪现在位于一个一层建筑内。这个一层建筑，躲在学校机械加工车间一角，构成了两道长长的走廊。在这种浅褐色的色调中，它看上去一点儿都不醒目，只有门上一个不起眼的标志来告诉人们这座建筑的作用。在里面，实验室最突出的特征就是有两根90度角相交的40米长的钢管。选择40米长，并不是出于科学上的考虑。德莱弗想做得更长一些，可是被一棵树给挡住了，而且没人急着要砍倒它。在“L”的拐角和两个端点都有一个真空舱，每个舱里都悬挂有一个镜片/实验物体——2.5千克重的熔融石英圆柱。（刚开始建造时，实验物体为三个玻璃桶，分别命名为休、杜威和路易，即唐老鸭三个侄子的名字，它们都是附近迪士尼乐园的宠儿。这种命名方式也是学校的一个幽默传统。）光线在长管道里来回反射——你可以说是在杜威和休，或者杜威和路易之间来回反射。真空泵在后台静静地抽着空气，以免管道里有原子飘浮，扰乱了光线的传播。

为了避免悬挂着的镜片受到汽车以及帕萨蒂纳时常发生的地震等外界扰动的影响，悬挂镜片的支撑下面垫有多层不锈钢片和橡胶片。20世纪80年代刚刚建成时，他们把玩具汽车拿来当垫子，都是些粉的、绿的、黄的、红的、蓝的等五花八门的橡胶玩具车。这个主意很好，而且橡胶垫子也很便宜，不过最终还出了问题：玩具汽车排出的气体破坏了真空系统。从90年代起，加州理工学院的这个原型里里外外都被整修了一遍，更换了一个新的真空系统和新的管道，目的是把它建成计划在路易斯安那州和华盛顿州建造的全尺寸天文台的一个较小版本。现在它成了一个实验台，从中可以得知将来要进行哪些改进。挂在墙上的一张图给出了它的成长过程。20世纪80年代首次运行时，这台原型能够探测到10^-15的“适度”应变（可以捕捉到比原子还要小的运动）。这主要得益于一系列尽管很慢但一直持续着的技术进步。比如说，激光光源在过去20年里就有了很大的改善，它直接影响着激光干涉系统的灵敏度。这套装备受地震干扰的影响也更小了。而且，或许也是最重要的是，加州理工学院探测器的实验物体现在用的是一种“超级镜片”。这种由多层绝缘材料做成的镜片，100万次反射只会损失100个光子。

一到加利福尼亚，德莱弗就开始展开调查，去弄清楚所有的卖家中谁能造出最好的镜片。他打听到利顿公司正为军方制作用于激光陀螺仪的镜片。这些镜片当时还不可能在市场上出售，但德莱弗渐渐与利顿公司取得了联系，并请他们为自己的新干涉仪制作了一批特殊镜片。“它们好神奇，反射损失至少降低了100倍。”德莱弗说。手头有了这样的镜片，德莱弗立刻又开始考虑其他改进了。检查完新的超级镜片后，德莱弗发现反射光很强，可以在干涉仪里反射很多次。光损失太小了，他觉得可以“循环利用”这些激光，提高仪器的灵敏度。正因为发展出了这种“超级镜片”，以及它们微乎其微的光损失，德莱弗才会想到这么强大的循环系统。在当时，这个主意可谓标新立异。德莱弗说：“你得抓住那些光束，并把它们送回来。”不过现在这种技术已经司空见惯了。当使用可见光激光时，效果将更为壮观。激光束进入探测器，并在每条臂里的镜片之间来回反射100次。这就好比把100束激光叠加在一起。如果镜片排列得刚刚好，所有的光束都同相的话，真空腔里原本相对来说很弱的光，一下子就明亮起来了。通过这些关键的改进——稳定的激光和强大的循环系统——德莱弗把他激光干涉仪的L管变成了一个引力波探测系统。达到进行天文探测的灵敏度的可能性，看来是越来越大了。

加州理工学院的这个原型从不曾成为一台真正的引力波天线，而更像为继续改进仪器设计而建造的一个运转模型。但这并没有阻止加州理工学院的研究人员们一试身手。1983年冬，在射电天文学家们发现了一颗每秒自转642圈的中子星之后，加州理工学院的小组加班加点工作了12个日日夜夜，因为这颗中子星自转时有可能会扭曲周围的时空^[68]。1987年，人们观测到了麦哲伦超新星的第二次爆发，这次比第一次爆发晚了几天。两种情况下加州理工学院的探测器都没有探测到什么信号。

根据早先作为实验家的经验，怀斯最初预想引力波天文学将会稳步地前进，但速度会很慢很慢。他觉得这个领域的研究人员们在最终建立起完备的天文台之前，必须克服激光干涉仪带来的无数技术挑战。但是很快一系列压力和挫折就改变了他的看法。在普林斯顿大学完成博士后工作，回到MIT的电子研究实验室的几年后，怀斯的任务就改变了。以前，联邦政府保证支持实验室当前研究的任何项目。确实，这些资金帮助他建起了自己的第一台激光干涉仪，一个臂长1.5米的原型，而且他还拿这些资金招收研究生来建造了这台设备。但是在那个越战正如火如荼的年代，政府出台了一个新规定，要求所有的研究都由国防部来提供资金。作为实验室主要资金来源的国防部，直接担负着军事开支。结果，宇宙学和引力相关的工程最终都失去了资金支持。与此同时，MIT物理学院越来越不重视怀斯了，他们更关心的是如何提高固体物理方面的科研水平。“教员们让我学生的日子很不好过，”他说，“他们嘲笑我仪器极低的灵敏度。”确实，在最初的那段时间里，怀斯发现很难说服物理界的许多人士，让他们相信这种引力波探测新方法的灵敏度有可能超过共振棒。一些人认为这个项目太过复杂了——甚至可能是一个错误的办法。

作为最后的努力，怀斯与剑桥市政府一起，把实验室外面的街道——瓦萨大街——连续阻断了两个周末。他们拦下了路上的车辆，也就给了学生们必要的安静环境来进行灵敏度测试。他们把锯木架拦在大街上，堵住了交通。“我们正要给学生们找个课题来做。”怀斯说。他们得到的应变为10^-14，这对于一个小的原型来说已经够好了，但是还达不到进行天文探测的要求。怀斯继续说：“在口试中，我的同事们直接问这些学生发现了什么。一个学生回答说：‘嗯，我们没有看到太阳爆发。’一个教授回答说：‘我朝窗外看看就知道这个了。那还要你们的数据干什么呢？’技术方面他们看都不看。那时候我就暗下决心，再也不会让自己的学生碰到这种尴尬的遭遇了。”随着资金的大大缩减，以及同事们的心不在焉，怀斯觉得自己需要一个工作中的全尺寸天文台了。他必须尽可能快地进入天体物理学领域。这就意味着必须超越桌面上的探测器或者加长了激光臂的原型，意味着必须建造一台大型探测器。从1976年他就开始思考这个想法了，这就是LIGO的起源。

怀斯立刻就构想出了由两台相隔很远的探测器构成的一个系统。最初他把臂长设定为10千米，要想探测到理论家们所说的引力波，就需要这样的长度来保证灵敏度。怀斯明白这样一个巨大的设施将花费几千万美元，所以觉得应该召开一次国际会议，号召全世界都来参与建设。当时NSF还只是美国引力相关研究的唯一资金来源，但他从没有想过单单从那儿获得资金支持。“我立刻就想到这个工程要花费5000万美元了，”怀斯说，“指望NSF介入这个领域的想法不能容忍，因为：（a）他们曾与韦伯打过交道，不过很糟糕；（b）他们也没有进行大项目的经验；（c）此领域至今还没有科学根据。真是疯了。”

但是，NSF刚刚决定给加州理工学院的原型投入一大笔资金之后，怀斯就做出了一个更大胆的决定——建一台更大的探测器。在当时的引力波研究群体中，怀斯是唯一一位有着参与重大物理工程坚实背景的人，他曾在建造COBE卫星的关键时期参与了该项目。怀斯从这些经验中认识到应该尽快建造一套大型设备，之后再发展提高技术，沿着这条路走下去。“莱^[69]比任何人都清楚地认识到，要想获得所需的灵敏度，唯一的方法就是增加臂的长度。”桑尼回忆说。怀斯雄心勃勃的计划名叫“长基线引力波天线系统”，NSF给了他进行可行性研究的前期经费。当时的燃眉之急就是要估计出建造这么一个工程实际所需的费用。他与彼得·索尔森和保罗·林赛一起，于1983年完成的这个评估（现在常称为“蓝皮书”，因为封皮是蓝色的），最终说服了NSF，开始进入研发阶段。这个决定来自于这么一个理解：激光干涉仪天文台方面的任何重大项目，都必须由加州理工学院和MIT联手实施。其中有着行政上的原因——两所名校联手向国会申请财政支持影响力会更大；还有着技术上的考虑——大型干涉仪工程并不是哪一位教授和少数几个助手就能完成的。一开始怀斯就预见了这么一种合作方式。

随着这个决定的实施，引力波天文学变成了一个大联盟。怀斯、德莱弗和桑尼是这个新联盟的负责人。由于桑尼与苏联物理学家联系密切，这三人被称作“三驾马车”^[70]。三驾马车的第一项任务就是把两台全尺寸干涉仪的详细建造计划整理出来。出于预算和工程上的考虑（比如，其中一个地点就对臂长有限制），这两台干涉仪的臂长都减为4千米了。但NSF对他们最初想法的反应十分冷淡。NSF认为他们的规划不够合理，可行性不够，特别是这个项目还生不逢时，碰上了那个联邦预算不够、其他大的科研项目也都叫停了的年代。“加州理工学院和MIT还没有准备好，”NSF的艾萨克森说，“他们的计划还不够成熟。”结果，三驾马车只好在制图板上修改他们的计划，但仍然受到了冷冰冰的批评。通常，这就意味着这个科研项目的丧钟已经敲响了，但是艾萨克森和时任NSF物理分部主任的马赛尔·巴登，却很看好这个主意，竭尽全力想保住这个项目。他们保证继续研发的资金会到位。“巴登的慧眼看到了这种技术的可行性，”艾萨克森回忆说，“知识的创新是无法阻挡的。但我们要做的是降低风险。我们想一直照管这个项目，直到加州理工学院和MIT能够接管这么一个工程了再放手。”

“这是一个奇迹，”怀斯说，“有这么多可能枪毙掉这个项目的因素，但是NSF还是让它存活了下来。”这种特殊待遇的结果之一就是，这个提案在科学界变得高度透明了——大家的注意还带来了批评意见。韦伯的冤家对头理查德·加文，开始高声质疑这么早就建设一个大型引力波天文台到底值不值。他并不相信这个项目的支持者们那些冠冕堂皇的说辞。作为回应，在加州理工学院和MIT的协助下，NSF召集了包括加文在内的部分一流科学家组成了一个小组，就探测器“做得更大”这一问题向NSF提供建议。1986年秋，这个小组在剑桥和马萨诸塞州召开了为期一周的会议。来自全世界的引力波探测领域的著名科学家都出席了会议，来商讨这个项目的前景。与会的还有工业界的成员，讨论制造所需光学、激光和伺服系统技术上的可行性。“那次会议是这个领域的转折点，”桑尼说，“经过多次内部争论，这个顽固的委员会最终统一了意见，通过了一个报告。报告上说，这个领域很有潜力，而且从一开始就应该建造两台大型干涉仪，因为单凭一台将得不到任何科学知识。”

伴随着这些支持而来的还有一项强烈告警：在怀斯和其他一些人的催促下，委员会提议三驾马车应该解散，取而代之的是一位项目主管。怀斯和德莱弗的关系一直很紧张，都濒临破裂的边缘了，技术上的分歧使两人难以展开有效的合作。怀斯说：“已经5年了，大家都经受着这种痛苦的折磨。”德莱弗常常依照物理直觉行事，而怀斯则远为理性。德莱弗本来就不合群，而怀斯则有着大工程的经验，对这样一个项目所需要的妥协让步抱持一种更为现实的态度。德莱弗倾向于在原型尺寸大幅增加之前，先进行小幅调整。而怀斯急切想建造一台大型的，这样俩人就较上了劲。桑尼也掺和了进来。两人性格上的不搭配成了这项工程的一个严重问题，一些重要决定都搁置了下来。结果，NSF要求只能由一位主管来全权负责整个工程。加州理工学院和MIT决定这个职位由罗切斯·沃格特出任，人们常称他为“罗比”。

1987年6月，沃格特走马上任。他有着光辉的纪录。20世纪50年代，他在芝加哥大学学习宇宙射线物理学；20世纪70年代中期，他在喷气推进实验室做首席科学家，且在这家NASA的研究所里成就卓越。桑尼是这样评价他的：“他是我在加州理工学院见过的物理、数学和天文学方面最出色的领导之一。”当时，加州理工学院正在加利福尼亚州的欧文斯谷地建造毫米波射电天文望远镜阵列，并碰到了大麻烦。正要取消该项目时，沃格特及时赶到排除了困难，工程又进行了下去。但沃格特也以强硬著称，一生中在政治上树敌不少。年轻时，他在纳粹德国就养成了一种对独裁官僚作风深恶痛绝的个性。他的短发和黑框眼镜，常给人留下亨利·基辛格的印象，只是更高更瘦些。沃格特之所以能加入引力波探测工程，是因为他跟加州理工学院的校长发生了冲突，刚刚从教务主任的位子上被赶了下来。起先他勉强接受了领导职务——他很希望重新做一个“绘制数据图的真正的科学家”——最终变温和了。学校的理事是把这项工程作为加州理工学院下一台帕洛马望远镜交给他的。多年来，帕洛马望远镜一直都是全球最强大的光学望远镜。事实证明，沃格特的组织技巧对这项后来被称为LIGO的工程来说，实在是无价之宝。沃格特亲自把最终方案付诸实践。事无巨细，他都亲临处理，并调动所有人员参与进来。他把自己想象成了一位“常驻心理学家”。他选择德莱弗的法布里—泊罗设计，而放弃了怀斯喜欢的迈克耳逊干涉仪，立刻就解开了德莱弗和怀斯之间的科学死结。他甚至还说服桑尼去培训实验人员，并提出了成功解决了真空管里光线丢失问题的方案。作为当今LIGO最上心的支持者，沃格特确信，如果这个项目终止的话，将会扼杀引力波天文学整整一代的发展。

1990年，NSF严格审核了LIGO的最终提议。甚至一个外部审查小组都竖起拇指表示赞许了，但是所需经费太多——总共2.11亿美元的建设费用，首期费用4700万美元——需要得到国会的同意。这对NSF来说还是第一次。不像常常涉及离子加速器之类大项目的能源部，NSF还从没有发起过一项这么大的工程，像这样的工程需要通过联邦预算的单项法。天文学界立刻就响起了反对的声音，说这些钱花在望远镜上会更好。当时，2.11亿美元是NSF天文学总预算的2倍。天文学家们对NSF把钱投到一次冒险上，而不是投给已证明可行的技术十分不满。批评者们一直在质问国会：花这么大的价钱去寻找一个引力子，值得吗？诺贝尔物理学奖获得者、凝聚态物理学家菲利浦·安德森高声质疑：“要不是爱因斯坦的名声在撑着，你们还会投上哪怕一分钱吗？”

当引力波探测界的一位前任成员托尼·泰森，在众议院的自然科学、空间科学和技术委员会的一次小组会上做出不利于这个项目的证明时，LIGO的研究人员们都感到特别沮丧。泰森向国会强调LIGO“需要在灵敏度上有一个切实显著的提高”，它得比加州理工学院的原型灵敏10万倍，才有希望取得重要的天文数据。在泰森看来，LIGO还很“不成熟”，因为当时还有太多的工程问题没有解决。他倾向于走一条虽然慢，但很可靠的道路。他总结说：“创新并不一定意味着非得‘瞎猫去碰死耗子’^[71]不可。”

伯克利大学天体物理学家约瑟夫·西尔克在重温桑尼写的广义相对论方面的一本畅销书时，深受启发。西尔克写道，LIGO“已经错误地给自己披上了‘天文台’的外衣。无论名称如何，任何银河系中心的黑洞传来的交响乐波方面的天文学，都得等到远为灵敏的第二代探测器出现后才能有所作为；而且毫无疑问，这将会花费更多”。甚至共振棒探测器科学家也倾向于说共振棒更便宜更先进。而另有一些人在质疑引力波研究的重要性，坚称有限的政府资金应该花在那些低投入高回报的科研项目上。LIGO的支持者们反驳说他们并不只是在进行纯粹的探测。他们很讨厌“瞎猫去碰死耗子”这种说法，说自己真正的目的，是开辟搜集宇宙信息的一个全新领域，一种远远不同于收集电磁辐射的方法。包括“激光干涉引力波天文台（LIGO）”这个名称里的“天文台”这个词，都是经过深思熟虑后才选定的，目的是表明他们把LIGO当作一个不断继续下去的实验。此外，他们还强调，LIGO的建造资金是独立于NSF的正常预算之外的。即使不建造LIGO，也并不意味着这部分资金一定要投到其他科研项目上去。

即使有一流科学家组成的小组在支持该项目，当另有著名科学家站出来反对时，国会还是十分谨慎的。LIGO被迫推迟了两年。沃格特首次与国会打交道时，相对来说还是个新手。1991年他没能得到工程起建的许可，尽管他已经拿到了下一步工程和设计工作的资金。考虑到联邦财政赤字过高，国会议员们纷纷质疑他们是否应该现在就把这么大一笔资金投到一个尚未证明可行的项目上去。次年，沃格特开始在一名顾问的帮助下，磨炼他的游说技巧，学习如何向关键立法人员们推销他的引力故事。比如，在华盛顿的时候，沃格特与路易斯安那州参议员J.班尼特·约翰斯顿争论了20分钟，后者后来成了LIGO一位热心的幕后支持者，特别是在他老家路易斯安那州被选作两个观测基地之一以后。“20分钟后，”沃格特回忆说，“约翰斯顿一位年长的职员看看表说：‘参议员先生，20分钟过去了，我们走吧。’但是参议员先生却回答说：‘取消下一个安排吧。’”约翰斯顿对沃格特的宇宙学故事十分着迷，接连取消了两个原定的活动。会谈的最后，两人坐在咖啡桌旁的地板上，约翰斯顿看着沃格特画时空的曲线图。爱因斯坦的大名再一次发挥了神奇的魔力，国会最终还是拨了款。

有了这些资金，该工程的进度有了明显好转。这种变化在MIT和加州理工学院都显而易见，工程蓝图和照片贴满了两校走廊的墙壁，备忘录胡乱摆放在电脑桌上。办公室都更像一个工业企业而不是象牙塔了。最初成立时，激光干涉仪小组很小，两岸^[72]各只有十来个人，包括技术人员、科学家、工程师和管理人员。如今该工程已经有150多位成员了，2/3在加州的总部，余下的分布在MIT和两个探测基地。从原型到成熟的设备是一个巨大的跳跃：臂长从40米一下子增加到了4000米，长了100倍。“这是一个大转变。”LIGO一个探测小组副主管，MIT的大卫·舒马克这样评价说。科学家们必须从自己全权负责的实验室里，转移到一个等级分明的实验台。参与者们现在事事都要做记录，并要与种种外界公司打交道。曾经是个人活动的引力波探测，现在成了一种多人参与的联合行动，每个人都有着自己明确的任务。

这种变化引起了不同的反响。正像其他任何萌芽中的科学事业一样，LIGO也是经过激烈争论、一系列妥协（政治上、科学上的都有），以及与有着强硬个性和火爆脾气的先驱科学家们的斗争才走到今天的。新领域常常吸引冒险家们过来，但他们的热情却难以持久。一部分人找到了解决某一问题的更好办法时，另一部分人却不肯让步，一些旁观者甚至给这种心理贴上了骄傲自大的标签。“大部分冲突都可以归因于从桌面物理向大工程的转变，”一开始就参加了LIGO工程，而现在却是一位独立研究员的彼得·索尔森这样说，“走出实验室，订出最终期限，并跟着预算走的日子到了。许多新人都没有这样的经验。知识只能从外界学得。一开始我们都以为只有我们这帮人才这么倒霉呢。不过现在我已经明白了，任何从草图上的发明开始，而转变为一个更大项目的重大科学工程，都会碰到这种情况。”几十年内将一直保有全球最大光学望远镜头衔的直径5米长的帕洛马望远镜，在建造过程中也遇到了同样的危机。写下此望远镜长期发展过程的罗纳德·弗劳伦斯说，科学家们“坚持这项工程的调研、设计和建造，每一步都要从草图开始——像机油轴承、圆顶部分受风的吹力，以及玻璃的化学成分这样的基础研究都要做——[对首席负责人来说]无疑是一条通向满是优柔寡断的沼泽地的绝路，望远镜永远都建不成……建造能够探索宇宙秘密的独特设备的人们，可不喜欢这种态度”。

LIGO一位有着工业建设经验的成员，目睹了这段历史的重演。已经习惯了实验室里的独立自主——想更改一个实验就更改的自由——的研究人员们，对LIGO严格的进度安排和不能在最后一刻做出改动的要求很不适应。科学上的考虑突然间不得不向财政预算和工程上的顾虑低头。这就意味着可靠的技术必须早点定下来，尽管后来这种技术还会有新的发展。有的人适应下来了；也有人选择了离开。隆·德莱弗就属于后者。

最初被邀请过来帮助加州理工学院启动引力波探测方面的研究的德莱弗，在与LIGO小组，特别是沃格特之间的矛盾不断升级之后，于1992年被随随便便找了个由头给免职了。德莱弗身材矮胖，有着一球形鼻子和一双温柔的蓝眼睛——活脱脱一个刮了胡子的圣诞老人——时常谈笑风生，脑子里的想法一个接一个咕噜噜地往外冒。从某种意义上说，这种漫无边际的创造力也带来了一个问题。他在自己的实验室里工作最为舒服，在那里，他常常一有新方案就改动自己的实验。如果有什么新方法出现的话，他是不会受最终方案束缚的。德莱弗是一个真正的思想源泉，当然他想出的主意也有好有坏，但他总是一视同仁，都会花上同样的精力。

现在再来说说沃格特。LIGO最终被批准，与他的管理技巧不无关系。在加州理工学院，很多人都佩服他的管理天才，但也对他不时的爆发和偶尔采用的苛刻手段心怀畏惧。在20世纪90年代初期争取LIGO项目被批准的过程中，他始终都以一种战斗的姿态来应对持怀疑态度的科学家和小心谨慎的国会。你要么是LIGO的支持者，要么就是反对者，这种毫不妥协的姿态让很多人都很为难。最终发生了观点的碰撞：德莱弗常常提出新方案，而且想采用它们；与此相反，总负责人沃格特想维持原定秩序，因为他们有一个严格的进度表。从某种程度上来说，他们之间的冲突也是在争夺控制权。谁会因LIGO而得到好评呢？是才华横溢的实验家德莱弗，因为他的重大突破为全球所公认，并且激活了LIGO这么一个大项目；还是优秀战略家沃格特，因为他让国会批准了这个备受争议的项目呢？在1992年到1993年的内部冲突中，一个为评估LIGO项目而成立的小组把该项目的重要人物们比作了“一个需要分家的不睦家庭”。（一位旁观者苦笑着打趣说加州理工学院需要“在水冷却器中加些百忧解^[73]”。）学校的一个委员会通过协商，最终决定德莱弗下课。加州理工学院另外给他提供资金，让他继续单独进行更高级的干涉仪的研究。然而，即使德莱弗离开了，紧张状态仍然持续着。沃格特作风严谨，常常把决定深埋心底，因为他采用了一种有时为建设秘密军用工事所采用的管理方法。他的信条就是“把钱给我，然后走开”，他曾成功地把这个办法用在了建设加州理工学院的欧文斯谷地射电天文望远镜阵列上。沃格特喜欢在没有政府控制和会导致项目重大损失的官员评估的情况下，与由科学家和工程师们组成的一个精英小组一起工作。他当时确信2.2亿美元就可以建好LIGO了（根据计划，建造费用在不断增加）。但是NSF最终决定LIGO工程应该更加开放透明——它的建造活动应该详细地开列出来，而且还要为乐于提供帮助的外界科学家提出一个相关的计划。为了做到这些，NSF希望LIGO的管理层能采用高能物理工程已经使用了很长时间的管理模式。但是沃格特拒绝了。

作为回应，在经过与MIT和NSF的长时间讨论后，加州理工学院于1994年决定让巴里·巴里希代替沃格特，作为该工程的项目负责人。这时离两个探测基地中的第一个——位于华盛顿州的那一个——开工只有1个月的时间了。在科学领域的政治斗争中游刃有余的沃格特，从提议到申请资金，已经领导这个工程7年了，但还没有做好准备去管理一个最终由钢筋和混凝土浇筑而成的大型工程。而巴里希，尽管在引力波研究方面没什么经验，但在管理大型物理工程上却很有一套。1993年，超导超级对撞机项目的取消为巴里希提供了接管LIGO的机会；此前，他一直在领导对撞机项目的一个探测器小组。巴里希是在粒子物理的黄金时代，即20世纪60年代进入这个领域的，当时新粒子正接二连三地被发现。那时候，各大学纷纷抛弃自己的离子加速器，转向大型国立项目。如今已是LIGO负责人的巴里希，还监管着意大利格兰—萨索的一台巨型探测器。这台探测器的目的是探测一种假设的磁荷——磁单极子。所以，管理LIGO这个工程对巴里希来说已是驾轻就熟了。意大利和美国联手进行的磁单极子探索工程，包含大量的探测器，分布在一块足球场大小的范围内。为了屏蔽宇宙射线，它们被深埋地下。巴里希知道这是在寻找物理学的幽灵。“从某种意义上来说，探索磁单极子和探索引力波很类似，”他说，“但理论上来说，引力波更有把握。”

长期担任加州理工学院教员的巴里希，作为旁观者目睹了LIGO成长时经历的痛苦。他对最初的小组在必要的构思和指出技术局限上的才能十分放心。但是，他补充说，从桌面物理到一个几千米长的设施这么大的飞跃，并非他们力所能及的。巴里希还说，他们对于这些局限性熟视无睹，而且还总是以傲慢的姿态面对批评意见。他们确实是在创造一个新的领域，但他们还没有在粒子物理领域已经习惯了的环境里成熟起来。粒子物理领域的发展花了数十年的时间。而有了LIGO，引力波天文学实际上是在一夜之间成长起来的。它从小到大的成长过程步伐太快了，这就意味着某些科学模式必须迅速给新手段让路，它们更适于用在大型工程上。“在一个小实验室里犯了错误，你可以等到第二天再纠正过来了，”他解释说，“但在这儿，你负责的是几十万、上百万美元的项目，纠正错误的步子不能慢了。你得有一个核查和保持收支平衡的内部系统。粒子物理领域就是这样做的。”超导超级对撞机项目取消仅几个月后，巴里希就前来出任LIGO的项目负责人了。这时，他看到的是一个“斗累了”的小组正在从沃格特和德莱弗之间的冲突中恢复过来。他定下了一个简单的目标：建设LIGO。