估計今天大家都被朋友圈的各種 “引力波” 文章刷屏了。讀過了《引力波果殼版》《引力波完整版》《引力波科普版》《引力波白話版》《引力波搞笑版》《引力波社區(qū)版》《引力波愛版》《引力波神學(xué)版》。本號今天為大家推送新鮮出爐的《引力波探測 “親身體驗” 版》

正文來自我 Airbnb 的一位集才華、才華、和才華于一身的同事兼好友。作者是2005年斯坦福電子工程博士化文生。參與了如今紅遍全世界的 “引力波” 的探測項目 LIGO。之后曾在 Google 等硅谷大小公司工作。

發(fā)這樣的稿子，夠姐得瑟好一陣子了：

十年之后

前兩天突然收到老師的email， 叫我11號早上7:30一定要去斯坦福聽 LIGO 的新聞發(fā)布會直播。他說不能告訴我內(nèi)容，但叮囑我一定要去。我猜一定是 LIGO 出結(jié)果了。離開 LIGO 已經(jīng)10多年了。今天聽完發(fā)布會，還是像孩子一樣興奮。再次想起了那些年追逐引力波的往事， 和那遠去的青春。有個網(wǎng)絡(luò)紅寫手朋友建議我寫點什么。我也就有了寫點什么的想法－－以后可以拿給娃看： 你爹當(dāng)年年輕時也參加過特牛的一個項目。

初入 LIGO 

99年。我理論物理終于學(xué)不下去了。好容易用兩年時間把量子力學(xué)，相對論，黑洞，搞了個似懂非懂?？梢粋€學(xué)長告訴我，如果學(xué)理論物理是爬珠穆朗瑪，我當(dāng)時差不多算到了尼泊爾。連大本營都差得遠呢。即使爬上去了，像上次來做報告的哪哥們，解決了量子場論的一個大問題，也拿不到好的教授職位。于是感到背后直冒涼氣，開始為后半生飯票發(fā)愁。決定改行做工程師。把這意思和當(dāng)時的導(dǎo)師說了。他很善意的一笑－－肯定早就看出我不是這塊料。他說，斯坦福電子工程系在招學(xué)生做 LIGO 的減震系統(tǒng)，要不你去哪吧。我想不錯，一方面可以學(xué)個養(yǎng)家糊口的手藝，一方面也算繼續(xù)物理上的夢想。于是99年夏天就屁顛屁顛的來了陽光明媚的加州。

減震

現(xiàn)在大家都知道引力波非常微弱。如果探測引力波，就必須把大地震動的影響去掉。所以減震非常重要。－－算是科普，你也可以說我是老王賣瓜。

黑洞

等我到實驗室一看才發(fā)現(xiàn)，這里就像一個大黑洞。半地下的鋼筋混凝土建筑。墻有一米厚。里面有半個籃球場大，十來米深，但沒有一個窗戶。打開燈之前就是一個巨大的黑洞。后來我才知道，這里是斯坦福線性加速器（就是出了三個諾貝爾獎的地方）的前身。而且，這個黑洞旁邊還有更大的一個黑洞：同樣的鋼筋混凝土但有一個籃球場大，20米深。里面有幾個研究生在搗鼓各種各樣的黑科技。因為以前這里是加速器的實驗室，這兩個黑洞里還殘留了微弱的放射性。于是在這之后的六年，我就在帶有放射性的“黑洞”里設(shè)計儀器，用來探測宇宙中遙遠的黑洞放射出的引力波。宿命。

帥哥

比我先來實驗室一年的是一位超級帥哥。叫考文。周圍女同學(xué)對他的評價是比貝克漢姆帥，比湯姆克魯斯高。不光帥，還是專業(yè)運動健將。這哥們靠自己發(fā)明的新式帆板拿到了全美帆板冠軍。那年才15歲。單板滑雪達到過全美前十?？慨?dāng)雪板教練自己掙了本科學(xué)費。還有舞蹈系的本科雙學(xué)位。完全可以靠臉吃飯，但他是我認識的最好的機械工程師。我來之前就帶領(lǐng)學(xué)校太陽能車隊贏得過拉力賽冠軍。他設(shè)計出來的東西是性能和美觀的完美結(jié)合?？胺Q藝術(shù)。帥哥引來各路美女找各種借口到黑洞參觀。也讓我這屌絲男有了認識各美女的機會。竊喜。考文喜歡組織各種爬梯。有時人數(shù)太多也在這黑洞辦過幾次。后來這哥們畢業(yè)時拒絕了蘋果設(shè)計部（對， 就是蘋果里比CEO還牛的哪個部門）的邀請。 買了個舊公共汽車。 自己修好，改裝成房車，住在里面。就在里面開始搗鼓自己的第一個starup。牛人。

初戰(zhàn)告捷

我進實驗室后就和考文一起設(shè)計減震系統(tǒng)。他負責(zé)機械。我負責(zé)電子控制。當(dāng)時LIGO要去減震頻率要低到0.1赫茲。導(dǎo)師告訴我們可以分兩步走。先做個1赫茲的原型機，再做0.1赫茲的真家伙。當(dāng)時別的實驗室做過1赫茲的。但0.1赫茲的還沒人做過。我還覺得重復(fù)1赫茲的是浪費時間，想直接做0.1赫茲的。但老師沒同意。我和考文不到一年就把1赫茲的系統(tǒng)做好了。當(dāng)時我倆都自信滿滿：再過一年，最多兩年，肯定可以交活畢業(yè)了。于是開始籌劃未來。開始討論畢業(yè)后如何一起搞個startup，加入斯坦福浩浩蕩蕩的創(chuàng)業(yè)大軍。

一千米

老師建議我們把0.1赫茲的第二步再分成兩部分。先做原理機。再搞實體機。當(dāng)時心中不服。但后來認識到老師才是真的大牛。原理機一搞就是三年?？嘉暮臀野褑栴}想太簡單了。0.1赫茲的減震系統(tǒng)比1赫茲的減震系統(tǒng)難了遠不止10倍?。ㄏ旅嫖胰滩蛔∫虏垡恍┘夹g(shù)細節(jié)。這些技術(shù)細節(jié)當(dāng)年讓我恨的咬牙切齒， 不吐不快。文科生可以跳過。沒有歧視的意思）減震系統(tǒng)的原理很簡單。就像Weiss博士在新聞發(fā)布會上演示的一樣，靠單擺的原理。當(dāng)?shù)孛嬲饎拥念l率超過單擺的固有頻率的話，單擺下面的小球就不怎么震動了。所以要降低減震頻率就需要降低單擺的固有頻率。說起來簡單。問題是單擺的長度和固有頻率平方成反比。注意是平方！也就是說要把減震頻率降低10倍的話，需要把單擺長度增加100百倍。估算了一下，大概需要做一個一千米左右高的減震臺。發(fā)克?？嘉挠心芰Π褑螖[折疊起來，來減小高度。但他最后的結(jié)論也是，發(fā)克。

問候愛因斯坦

需要用自動控制的辦法把高度降下來。我們很快發(fā)現(xiàn)用于自控系統(tǒng)的慣性傳感器（這是裝逼的叫法。俗話叫地震儀）在低頻總有一個干擾。這個干擾使系統(tǒng)不穩(wěn)定。也就是說即使大地不振，系統(tǒng)也會自己震動起來。像抽羊角風(fēng)一樣。哪還談什么減震！考文和我認定是自己自控學(xué)藝不精，于是加緊修煉。上完了斯坦福所有的控制課，拜訪所有知道的名師。這個干擾就是去不掉。系統(tǒng)還是在抽羊角風(fēng)。兩年就這么過去了。絕望。有一天我就想，這事兒是不是壓根兒就不可能。幾天后，我證明了只要等效原理是對的，這個干擾是不可能消除的，和控制方法無關(guān)。這個等效原理就是哪個愛因斯坦創(chuàng)立廣義相對論所基于的等效原理。也就是說，只要愛因斯坦是對的，哪這個干擾就去不掉，檢測低頻引力波就基本是扯淡。如果愛因斯坦是錯的，哪LIGO整個就是扯淡。于是開始問候愛因斯坦，及其先人。

超級碗

其實老愛同志并沒有把門關(guān)死。如果我們能解決一個幾何問題的話，再加上一些特牛叉的控制方法，這個問題是可以解決的。這個幾何問體是做一個碗，或者說，等效的做一個碗。這個碗大概1微米直徑。但碗沿只有1納米高。管它叫碗。它實際更像盤子。這個1納米是關(guān)鍵。比這小了就不穩(wěn)定。比這大了就達不到減震效果。問題是當(dāng)時還沒有辦法做，或等效產(chǎn)生這么一個碗。1納米只有幾個原子高。所以我管這碗叫超級碗。雖然不好做，但總算有了明確的努力方向。想起來老愛用幾何方法建立了相對論。若干年后，還需要用幾何方法來建造測量相對論的儀器。冥冥中一切似乎早有注定。

螺絲釘

經(jīng)過一次次摸爬滾打，解決了一系列計算機，系統(tǒng)識別，系統(tǒng)控制問題后，終于知道怎么做超級碗了。終于等到了實體機總裝的那一天。三千螺絲釘。因為要抽真空的原因，不能用電鉆裝。只能用手。考文不在，我?guī)蓚€技師裝。幾天以后終于快裝完了，但發(fā)現(xiàn)多了兩個螺絲釘。一查圖紙，這倆螺絲釘應(yīng)該最先裝，晚了就裝不上了。大哭。只有拆了重來。3000 螺釘，拆裝6000次。有一個技師叫麥克。他說沒關(guān)系，因為這叫re--search（研究）. 他故意拉長了re的詞根, 因為那個詞根當(dāng)“從來”講。今后幾天兩位技師一致逼我買午飯。我服。

一千人

參與LIGO的人有一千人。之中很多人都有和我類似的苦逼撞墻，又峰回路轉(zhuǎn)的經(jīng)歷。很多方面都現(xiàn)在科學(xué)技術(shù)的極限。都不易。我后來畢業(yè)后，去了Google當(dāng)碼工，養(yǎng)家糊口，忘記夢想。然后，十年中在硅谷大小公司輾轉(zhuǎn)，碼工至今。直到聽到LIGO測到引力波的消息。驀然回首，青春不再。最感慨的是LIGO前后40年，一千多人參與，不但印證了老愛的理論，還帶動了激光，材料，光學(xué)，工程，計算機等諸多學(xué)科前沿的發(fā)展。很多LIGO的技術(shù)會對， 或者已經(jīng)對，半導(dǎo)體制造，能源，材料，大數(shù)據(jù)等實用領(lǐng)域產(chǎn)生深遠影響。但LIGO只花了6億2千萬美元。相比那些做個app就動輒10億美元的獨角獸初創(chuàng)公司，讓人唏噓不已，慨嘆不公。

又想，那些堅持在LIGO的人們，他們雖然可能爭得錢沒有碼工多，但他們沒有出賣夢想，更值。

借此致敬。

嘀嗒嘀嗒：講述技術(shù)、白話硅谷。偶爾八八程序員身邊的事兒。關(guān)注長按二維碼：