執(zhí)著的美國(guó)高校和慷慨的NSF

“它是辛苦的、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)暮途徛?，又是震撼性的、革命性的和催化性的?rdquo;

在引力波發(fā)現(xiàn)后，麻省理工學(xué)院校長(zhǎng)L.RafaelReif這樣評(píng)價(jià)基礎(chǔ)科學(xué)研究的價(jià)值。事實(shí)也是如此，引力波被預(yù)言到被發(fā)現(xiàn)，花去了100年時(shí)間，單是LIGO的科研人員就用去了三十多年才探測(cè)到了短短0.2秒的信號(hào)。

據(jù)媒體報(bào)道，上世紀(jì)80年代，麻省理工學(xué)院的雷納·韋斯(RainerWeiss)教授想到了用激光的干涉來(lái)測(cè)量引力波的方法。加州理工學(xué)院的物理學(xué)教授羅納德·德雷弗(RonaldDrever)同樣提出了這一想法。在加州理工學(xué)院的費(fèi)曼理論物理教授基普·索恩(KipThorne)參與后，加州理工和麻省理工開(kāi)展合作，主導(dǎo)了LIGO的建設(shè)。此后，LIGO成為了美國(guó)自然科學(xué)基金會(huì)資助力度最大的項(xiàng)目之一。

LIGO的原理是什么?假設(shè)我們有兩個(gè)短跑運(yùn)動(dòng)員，他們?cè)谌魏吻闆r下跑步速度都一樣，那么，如果跑道因?yàn)橐Σ〝_動(dòng)，長(zhǎng)度發(fā)生了變化——就像蹦床表面會(huì)因受力，在一個(gè)方向上拉伸一樣，他們從兩條原本長(zhǎng)度相同的跑道上跑回來(lái)的時(shí)間就會(huì)發(fā)生些微的差異。我們就知道，空間確實(shí)在震動(dòng)。在LIGO中，科學(xué)家用同源的激光來(lái)充當(dāng)短跑運(yùn)動(dòng)員的角色，以試圖發(fā)現(xiàn)不同方向上空間的變化。

然而，要觀測(cè)的空間的變化并不是那么簡(jiǎn)單，震動(dòng)的幅度太小，同時(shí)還受到外界環(huán)境的干擾，使得觀測(cè)到有價(jià)值的數(shù)據(jù)非常困難。LIGO建成后，經(jīng)過(guò)數(shù)次升級(jí)，不斷提升靈敏度。在LIGO最終發(fā)表的這次觀測(cè)結(jié)果中，在十幾億光年外兩個(gè)分別為29倍太陽(yáng)質(zhì)量和36倍太陽(yáng)質(zhì)量的超恒星級(jí)黑洞合并，僅僅帶來(lái)了0.2秒的信號(hào)。而LIGO位于路易斯安那州的列文斯頓和華盛頓州的漢福德兩地同時(shí)觀測(cè)到這一信號(hào)后，經(jīng)過(guò)反復(fù)驗(yàn)證，在時(shí)隔4個(gè)月后，才發(fā)表這一結(jié)果。

為這0.2秒的信號(hào)，不僅無(wú)數(shù)科研人員付出了大量的時(shí)間，NSF也為此付出了大把金錢。有資料記載，1999年LIGO建成時(shí)，耗資已經(jīng)超過(guò)3億美元;而此后LIGO還經(jīng)歷過(guò)多次升級(jí)改造，最近的一次改造就花去約20億美元。

NSF的慷慨投資所獲得的回報(bào)，再次證明了它是世界上最成功的國(guó)家科技管理機(jī)構(gòu)。這一美國(guó)于1950年設(shè)立的聯(lián)邦機(jī)構(gòu)自設(shè)立之時(shí)起，就慷慨而審慎地為科研領(lǐng)域投資。

值得一提的是，NSF的預(yù)算需要經(jīng)過(guò)國(guó)會(huì)審議，因而，NSF很重要的一項(xiàng)工作，就是在將資助計(jì)劃向公眾公開(kāi)的同時(shí)，將有價(jià)值的相關(guān)信息通過(guò)網(wǎng)絡(luò)公布，從而讓公眾理解其投資的意義。這種運(yùn)作方式使得其能夠更加順利地通過(guò)國(guó)會(huì)的苛刻審核。據(jù)報(bào)道，美國(guó)總統(tǒng)奧巴馬于2015年2月向國(guó)會(huì)提出了總額為1460億美元的2016財(cái)年聯(lián)邦研發(fā)預(yù)算請(qǐng)求，較2015年提升了80億美元，其中有77億美元是投向NSF的。