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雷纳·韦斯（Rainer Weiss，1932年9月29日—2025年8月25日）。图源：Thomas Eckhoff/Kavli Foundation
导读：
大学读到一半时，雷纳·韦斯被MIT开除；重返母校，他先后获得学士和博士学位，并在跌跌撞撞中勉强拿到终身教职。一边自学一边给学生讲授广义相对论，这是他职业早期的真实写照。
雷纳·韦斯是微波背景辐射卫星项目COBE的负责人之一，也是最早提出激光干涉引力波探测器（LIGO）设计的人，并在1984年共同推动LIGO项目正式启动。这个计划历经波折、几度摇摆，最终却在2015年9月迎来历史性的成功——人类首次直接探测到引力波。
韦斯的人生并非处处完美，但只要方向正确，即使走得不稳，也终能收获属于自己的果实。
瞿立建 ｜ 撰文
2025年8月25日，德裔美国物理学家雷纳·韦斯去世，享年93岁。
韦斯发明了激光干涉引力波天文台（LIGO）的关键技术，2015年9月14日，LIGO首次成功直接探测到引力波，证实了爱因斯坦在100年前基于自己创立的广义相对论做出的预言：巨大质量的天体可以因加速运动而压缩、拉扯时空。这一发现使学界和公众都大受震撼。
LIGO项目1000余位科学家的三位卓越领导者基普·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—），与雷纳·韦斯分享了2017年诺贝尔物理学奖。三人中韦斯最年长，也最早离开了这个世界。
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因爱情被大学开除
韦斯于1932年9月29日出生于德国柏林一个富裕的犹太人家庭，父亲是医生、神经病学家和精神分析学家，母亲是一名演员，姑姑是社会学家。
韦斯的父亲心向共产主义，与自己的家庭决裂，在1932年被投入纳粹监狱，万幸被妻子的家庭营救出狱，逃亡至捷克斯洛伐克的首都布拉格。1938年，捷克斯洛伐克被英国抛弃给纳粹德国，韦斯一家再度逃亡，于 1939 年 1 月抵达美国纽约，并定居在这个城市。
韦斯青少年时代对电气和电子技术非常感兴趣，靠修理收音机赚了一笔钱。他还从一家失火的电影院淘了一批扬声器，搭建了一个让音乐家震撼的高保真音响系统。众多音乐家和音乐发烧友向他订购音响系统，订单让他应接不暇。
他试图解决留声机唱片的表面噪音问题，但这个问题超出了电子发烧友的能力范围，因而没能成功。
1950年，韦斯入读麻省理工学院（MIT），专业为电气工程。韦斯对大一大二的课程都不感兴趣，感兴趣的课程都安排在高年级，他逐渐对这个专业失去了兴趣，于是大二时转到了物理学专业，因为物理学专业课程学习的自由度更大。
大二暑假，异地恋女朋友提出分手，韦斯跑去芝加哥挽救爱情，几个月后才回到MIT，发现自己因缺课太多而被开除了。
左为杰罗德·扎卡赖亚斯 (Jerrold Zacharias，1905年1月23日——1986年7月16日)，右为韦斯。图源：诺贝尔奖官网
1953年夏，韦斯在物理学家杰罗德·扎卡赖亚斯 (Jerrold Zacharias)的课题组找到了一个技术员工作。这位教授鼓励韦斯继续完成学业。1955年，韦斯于MIT获得学士学位，1962年在这个课题组获得博士学位。
1962 年至 1964 年，韦斯在普林斯顿大学做博士后，研究能否从地震信号中检测到引力波。虽然实验失败了，但他充分锻炼了相对论精密实验的技能。
韦斯意外获得了MIT的任教邀请。这个教职是他的人生贵人扎卡赖亚斯努力的结果。值得一提的是，扎卡赖亚斯的博士导师是核物理学家拉比——拉比最早提出原子的磁共振可以作为时钟的基础——并在1956年研制出第一台实用原子钟。
韦斯欣然回到MIT任助教授。
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终身教职勉强过关
韦斯在MIT建立了一个课题组，致力于重力加速度的精细测量。他埋首于制作各种精巧的装置。
一天，MIT物理系天体物理学部门主任Bernie Burke找韦斯谈话，说他的课题组发表论文太少了，若没有论文，通不过永久职位考核，会再次被MIT扫地出门。
Bernie Burke指了条明路：研究宇宙学，比如测量刚被发现的微波背景辐射的谱。
韦斯听从了建议，转向新领域，放飞高空气球，测量微波背景辐射的谱。实验做了5年，仅发表了两篇论文，勉强通过了永久职位考核。
他的气球实验，成为促使美国开展微波背景辐射卫星研究项目COBE的工作之一。
宇宙背景探测者（COBE）是美国发射的研究宇宙微波背景辐射的卫星，韦斯是此项目的负责人之一，项目的两位主要科学家乔治·斯穆特和约翰·马瑟在2006年获得诺贝尔物理奖，有人认为韦斯也应该被列为获奖者。图源：wikicommons。
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教课：边学变卖
1966年，物理系问韦斯能否给研究生上广义相对论课。韦斯当时其实不太懂广义相对论的数学理论，他想借助这次讲课机会弄懂广义相对论，便答应接手这门课程。
韦斯边学边教，其实只比学生早懂一天。
1969年，科学界出了一个大新闻。马里兰大学教授约瑟夫·韦伯宣称探测到了引力波。
马里兰大学教授约瑟夫·韦伯（Joseph Weber，1919年5月17日——2000年9月30日）探测引力波的铝棒。图源：wikicommons
学生请韦斯分析韦伯的实验装置，韦斯分析之后，表示无法理解，但他顺便向学生提出一个问题，可否用激光干涉仪探测引力波，即将一束激光分成垂直的两束，这两束激光走过同样远的路程再反射回来，相遇在观察屏，呈现出明暗相间的干涉条纹，如果其中一束激光走过的路径上同时有引力波经过，这束激光走过的路程与另一束激光将略有差别，再反射回来相遇在观察屏上，干涉条纹会略有差别，他让学生分析，据此能否揭示出引力波？作为作业留给学生完成。
1972年的时候，韦伯的实验已被确定无法重复。韦斯又想起当年布置的作业题，看看能否转化成探测引力波的实际实验装置。
引力波探测器LIGO的工作原理示意视频。来源：LIGO
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探测引力波：四十年的漫长历程
1972年，韦斯向MIT电子学研究实验室（Research Laboratory of Electronics，RLE）申请了5万美元，指导几位本科生开发出激光干涉仪的原型机，干涉仪臂长仅为1.5米。
韦斯的学生与德国马克斯·普朗克学会天体物理研究所的科学家合作，开发出了3米的原型机，后来又将臂长扩大到30米。
韦斯学生的工作却不被MIT其他教授理解，他们在学位论文答辩时遭到刁难，有教授认为这些学生做的是工程而不是物理，并且是失败的工程，因为并没有探测到引力波。这让韦斯非常恼火，也促使他思考，如何搭建一个足以探测到引力波的大装置。
1975年，韦斯和加州理工学院的理论物理学家基普·索恩在华盛顿参加同一个会议，索恩没有定酒店，二人共住一室。韦斯向索恩讲解激光干涉仪探测引力波的潜力。索恩被说服了。二人决定共同致力于实现这一壮举。
1976年，韦斯代表麻省理工学院与加州理工学院的基普·索恩组成了引力波实验联合研究团队。1979年，苏格兰杰出的实验物理学家罗纳德·德雷弗（Ronald Drever，1931年10月26日—2017年3月7日）加入加州理工学院。这一年，美国科学基金会正式立项资助激光干涉仪项目。1984年，LIGO正式上马，由韦斯、索恩、德雷弗三人负责。
此后，资助时断时续。1994年，LIGO项目命悬一线。巴里·克拉克·巴里什出任LIGO主任，挽救了这个项目。1994年、1995年，LIGO两座激光干涉仪设施相继破土动工，1999年工程竣工。2002年正式进行第一次引力波探测，2010年结束搜集数据，但未探测到引力波。2010年，LIGO开始升级改造，费时5年改造完成，将仪器灵敏度提高了3倍。2015年9月，再次开启正式观测，这一次成功探测到了引力波。2016年2月，结果正式宣布，成为当年最轰动的科学新闻。
2017年10月，巴里什、索恩、韦斯获得诺贝尔物理学奖，而德雷弗因在诺奖公布前七个月前去世，无缘这一荣誉。如果德雷弗还活着，遗憾的可能是巴里什。当然，他们——以及LIGO项目上千研究者——的功绩不因诺贝尔奖而有损益。
2017年诺贝尔物理学奖得主：从左至右依次为巴里什、索恩、韦斯。图源：LIGO官网。此前，韦斯与德雷弗、索恩的贡献还得到了科学突破基础物理学奖（2016）、邵逸夫奖（2016）、卡弗里奖（2016）等重要奖项的认可。
韦斯获得诺贝尔奖时说：“这一发现凝聚了众多人的努力，其中许多人都发挥了至关重要的作用。我认为自己获得这一奖项，某种程度上是代表所有曾为此付出的人们领奖。”韦斯还说：“这个奖项以及其他授予科学家的奖项，都表明了我们社会对通过理性理解证据来获取有关我们周围世界的信息的重要性的肯定。”
LIGO成功探测到引力波时，韦斯说：“引力波让我们获得了观察宇宙的新视角，可以看到自然所蕴藏的一起。现在的问题是：你想看什么。”
参考文献：（上下滑动可浏览）
[1] 韦斯为卡弗里奖官网写的自传：https://www.kavliprize.org/rainer-weiss-autobiography
[2] 韦斯为诺贝尔奖官网写的自传：https://www.nobelprize.org/prizes/physics/2017/weiss/biographical/
[3] MIT出版的图书Find Your Path: Unconventional Lessons from 36 Leading Scientists and Engineers 中收录的韦斯的回忆录：A MENTOR AND A DREAM
[4] MIT发布的韦斯的讣告：https://news.mit.edu/2025/professor-emeritus-rainer-weiss-dies-0826
[5] 纽约时报发布的韦斯的讣告：https://www.nytimes.com/2025/08/26/science/rainer-weiss-dead.html
[6] 韦斯的维基百科条目：https://en.wikipedia.org/wiki/Rainer_Weiss
[7] LIGO的维基百科条目：https://en.wikipedia.org/wiki/LIGO；LIGO的主页：https://www.ligo.caltech.edu/
本文转载自《返朴》微信公众号
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