他创建LIGO却被无理踢出团队,得知测到引力波时已老年痴呆!没等到诺奖,就已去世。。。

摘要: LIGO的成功,就是我一生中最大的幸福!

12-11 11:43 首页 超级数学建模

LIGO的成功

就是我一生中最大的幸福


从10月初诺贝尔物理学奖公布,

最近的观测到新型引力波

“引力波”的热度一直高居不下。


但是,

当人们在讨论引力波的时候,

似乎都遗忘了这位LIGO创始人

罗纳德·德雷弗(Ronald Drever)



他与2017诺贝尔物理学奖获得者

吉普·索恩(Kip Thorne)

雷纳·韦斯(Rainer Weiss)

共同创建了激光干涉引力波观测站(LIGO)


后来却被无理“踢”出团队,

不准再踏入LIGO办公楼半步。


等到2016年

LIGO公布成功测得引力波信号时,

他已经深患老年痴呆症。


今年3月7日,

德雷弗病情迅速恶化而去世,

彻底无缘诺奖。


2017年诺贝尔物理学家得主


1931年,

德雷弗出生在苏格兰的一个小村庄,

他的前半生可以说是相当平淡了,

按部就班地在苏格兰的格拉斯哥大学

从本科读到博士,

后来又直接留校从事博士后研究。


直到1969年,

美国物理学家约瑟夫·韦伯(Joseph Weber)

在著名的物理学期刊《物理评论快报》上

发表了一篇文章,

宣称他放置在不同地方的两个韦伯棒

同时探测到了引力波

(当然,后来证实韦伯棒没有真正测得引力波。)


韦伯棒:即棒状引力波探测器,是最早的一种引力波探测器,采用铝质实心圆柱,长2米,直径1米,用细丝悬挂起来。这样的圆柱具有很高的品质因子(阻尼系数的倒数),振动时的能量损失率很小,本征频率在1k赫兹以上。当引力波照射到圆柱上时圆柱会发生谐振,继而可以通过安装在圆柱周围的压电传感器检测出来。


这篇文章瞬间引发全球轰动,

来自世界各地的科学家

开始疯狂制造类似韦伯棒的实验装置,

想要一睹“引力波”真容



德雷弗也不例外,

引力波的探测引起了他的强烈兴趣,

立马拉着学生詹姆斯·霍夫说:

“来,跟我一起建造一个更强的韦伯棒吧!”


不过,经过好几年的探索,

德雷弗都没发现任何引力波存在的迹象,

同时,他也意识到了韦伯棒的无用

便开始尝试研究其他方法。



激光干涉很快引起了德雷弗的注意,

开始着手研究激光干涉,

并在技术上做出了一些全新的突破,

比如通过谐振腔来控制稳定的激光频率的方法。


几乎同一时间,

麻省理工教授雷纳·韦斯

也在研究激光干涉,

并且确信这个方法能测得引力波,

还自己造了一个臂长1.5米的激光干涉仪。


只不过,由于当时很多著名物理学家

都还是不相信黑洞的存在,

导致了韦斯在申请

探测引力波项目经费的时候举步维艰


雷纳·韦斯


1975年,韦斯在一次学术会议上

结识了加州理工学院教授基普·索恩

机缘巧合之下,

两人进行了彻夜长谈之后,

只会理论物理,对实验完全不擅长的

索恩成功被韦斯“洗脑”

也加入了探索引力波的队伍当中。


还有更神奇的是,

索恩的经费申请竟然很快的就通过了,

两人就这样愉快地决定一起去探测引力波了。

基普·索恩


而在这段时间,

远在格拉斯哥大学的德雷弗

又有了新的进展,

他造出了一个臂长10米的激光干涉仪。


很快,

索恩就注意到了德雷弗的研究成果,

并于1981年成功将德雷弗挖来加州理工学院

主要负责建造激光干涉仪的相关工程问题。


德雷弗


德雷弗是个技术型天才

有了他的加入,

干涉仪的很多关键技术都得以解决,

并且很快就在加州理工

造出了一个臂长40米的干涉仪。


从此,加州理工与麻省理工

在引力波探测项目上的竞争正式形成,

时不时就“抢”一下经费什么的。。。


不过,到1984年,

美国国家科学基金会(NSF)

表示终于受不了了,

为了节省经费,

直接下令让他们俩合并算了!

便形成了LIGO的雏形。


至此,

LIGO三人组正式汇合,

共同担任LIGO的第一任最高决策人。


德雷弗、索恩、韦斯


而在LIGO的设计上,

德雷弗的方案最终压倒了韦斯的方案,

成为了最终方案。


激光干涉引力波探测仪的基本思路:两条长度相同的探测臂呈L型放置,在L中间的拐点处放置激光源,沿两条管子各发射一束激光,而在两臂的末端放置一面镜子来反射激光。在真空中,两条同时发射的光束应该同时返回中间拐点相逢,在干涉作用下,光束不会抵达光电探测器。但如果有引力波穿过探测仪,两条真空管中的空间会出现微小的拉伸与压缩,两条光束就会出现光程差,从而外泄到光电探测器上。


然而,

正在他们着手建造LIGO的时候,

NSF又来找茬了

不仅不通过他们的经费申请,

还表示不喜欢他们三人共治的方式,

强行插入了一个新的项目主管——

加州理工学院教务长罗克斯·沃格特


左→右:索恩、德雷弗、沃格特


很快,

德雷弗与沃格特之间就出现了严重分歧

在研究路线和领导思路上都是南辕北辙,

两人的矛盾也慢慢变得不可调和。


德雷弗主张循序渐进,

他认为LIGO在短期之内设备灵敏度达不到标准,

建议先建造一个臂长200米的缩小版干涉仪。


而沃格特却好大喜功,

说要直接建造一个臂长40千米的大型探测仪,

所需经费高达2.5亿美元


就这样,

好好的LIGO就分裂成两个阵营,

作为新负责人的沃格特也使了各种阴招,

想要赶德雷弗出局。


不合适的人出局


到1992年7月,

已经被LIGO团队冷落了一年多的德雷弗,

还被沃格特威胁,

阻止他参加当时举行的

两场有关引力波探测的学术会议。


而德雷弗完全无视沃格特的威胁,

还是去阿根廷参加了一场会议,

并且在会上作了演讲。


这一次,

德雷弗终于被沃格特抓住了“把柄”

在德雷弗结束会议返程的短短几个小时里,

LIGO全体成员都收到了来自沃格特的邮件,

德雷弗已经被开除。。。


他将在LIGO成员的监督下

去办公室拿走他的私人物品,

从此禁止踏入LIGO办公楼半步,

也不准打扰LIGO的研究者。



不过,为了自己心爱的LIGO,

德雷弗当然不会就此罢休

那年9月,

德雷弗就向NSF的学术自由委员会

提交了投诉函,

并于一个月后拿到了委员会的调查报告。


该报告称

德雷弗的学术自由确实遭到了侵犯,

LIGO团队开除德雷弗确实是不合理的,

却只字不提回复德雷弗LIGO职位的事情。


面对这样尴尬的情况,

为了结束这场纷争,

加州理工学院终于出面调停,

补偿给德雷弗一个为期2年、

经费100万美元的独立引力波研究项目。


只不过,德雷弗拒绝了

LIGO作为他毕生的心血,

他只希望LIGO能成功,

除此之外,别无他求。


德雷弗


就这样,

德雷弗被迫离开了自己一手创建的LIGO。


不过沃格特也好景不长。

1994年,表现不佳的沃格特被迫辞职。

加州理工学院教授巴里·巴里什(BarryC. Barish)

成了LIGO项目的新负责人,

提出要建臂长4千米的激光干涉仪。

这个新方案终于得到了NSF的批准,

以3.95亿美元成为历史上NSF投资最大的项目,

成就了我们今天看到的LIGO。



早早就离开了LIGO的德雷弗,

一生都没停止过对引力波探测的探索,

当年他留在格拉斯哥大学的团队,

在他学生霍夫的领导下,

一直专注引力波的探测,

并为LIGO提供技术上的支持。


他给LIGO留下了许多基础性的设计,

也在持续发挥着作用,

包括把干涉仪的每条臂做成法布里-珀罗谐振腔。


而对德雷弗,

昔日队友韦斯如此评价:

“他的思维是图像化的,

很多让LIGO变得足够敏感到

能探测到引力波的设计,

就来自于他脑子的那些构想。


索恩也说道:

他是我见过的最天才的物理学家之一

有些东西我要花好几个小时通过数学计算来理解,

他通过直觉很快就能想明白。”



2016年2月11日,

LIGO团队宣布成功探测到了引力波,

来自13亿年前的双黑洞并合产生的引力波信号

终于被LIGO探测到,

爱因斯坦广义相对论缺失的“最后一张拼图”,

终于被填补。


此后,LIGO的3位创始人

德雷弗、索恩、韦斯

拿遍了除诺奖以外的近乎所有重量级大奖,

所有人都在说,

引力波就差一个诺奖了。


LIGO 团队代表出席接受科学突破奖特别奖

左→右:索恩、韦斯、德雷弗的家人


然而,

正在人们讨论到底对引力波探测做出巨大贡献的

4位人物(索恩、韦斯、德雷弗、巴里什)

到底哪3位会夺得2017年诺贝尔物理学奖时,

深患老年痴呆症的德雷弗,

终于也熬不下去,

安详离开了人世。


此前,退休后的德雷弗一直

住在爱丁堡的一间疗养院。


在2016年9月,

刚刚参加完卡弗里天体物理学奖颁奖典礼的索恩,

也去到了这间疗养院探望昔日好友德雷弗,

与他分享了LIGO成功的喜悦。


值得庆幸的是,

德雷弗虽然已经老年痴呆晚期,

仍然记得自己当年在LIGO工作的时光,

并为LIGO成功探测到引力波而高兴。


后来,

德雷弗的家人告诉索恩:

德雷弗很满足。


索恩到来的那天,

是他们见到的德雷弗生前最好的模样。


德雷弗在意的是LIGO的成功,

而不是荣耀。



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