2017年10月３日，诺贝尔奖物理学奖揭晓，三位得主是来自美国的雷纳·韦斯(Rainer Weiss)、基普·索恩(Kip Stephen Thorne)和巴里·巴里什(Barry Clark Barish)，他们通过 LIGO科学合作组织首次探测到宇宙引力波。
其中，现年85岁的雷纳·韦斯为这一重大发现作出了卓越贡献。诺贝尔奖评选委员会说，LIGO的创始者之一、麻省理工学院物理学教授雷纳·韦斯在约40年前提出了探测引力波的方法，“在将理论及实验物理学应用于宇宙研究领域，韦斯教授卓有成效的工作，为‘捕捉’到引力波发挥了至关重要的作用。”
纽约曼哈顿长大的调皮生
雷纳·韦斯，1932年出生于德国柏林一个犹太家庭。在二战前夕，为逃避德国的政治动荡，他的父亲做出了一个明智的决定——逃离德国，举家搬往布拉格，继而在1938年搬迁到了美国。
韦斯在纽约曼哈顿上西区长大，是一个拥有“工匠天赋和街头智慧”的孩子。韦斯的父母一个是医生，一个是演员，虽然也算书香门第，但是在少年时代小韦斯并没有展现出对科研的特殊天赋。这个时候的韦斯酷爱古典音乐和电子产品，是“一个快乐的喜欢摆弄小机械的人”。
小韦斯之所以为修理工作所吸引，部分原因在于他的家庭弥漫着“凭理智”行事的氛围。“这是一个来自德国的难民儿童，父母则有着极高的修养。他会通过做一些手工劳动反抗他们。”韦斯的儿子、历史学家本杰明·韦斯几十年后回忆说。不过，作为家里唯一的儿子，在某种程度上他仍是家里的王子。比如，无论何时全家搬到新的公寓，韦斯总是能为自己争取到最大的房间。
在学校里，韦斯并不是一名差生。“他很聪明，并且对所有事情都感兴趣。”韦斯在哥伦比亚语法和预科学校的同学、如今已从杜克大学退休的心理学家迈克尔·华莱契（Michael Wallach）对此表示赞同。“韦斯的科学能力在学校受到广泛认可。”华莱契说。尽管他看上去确实像个街头小混混，并且曾在一次街头争斗中自己的腿被打折过。不过，韦斯偶尔会逃课。如果韦斯真的逃课了，他肯定不会在街角闲逛，“他会到市政厅听钢琴独奏会。”
韦斯走上科研道路有着不少机缘巧合。韦斯展现出过人的实验动手能力是来自纽约电影院的一场火灾。这场突如其来的火灾使得纽约电影院的扬声器等设备成了无主之物，而小韦斯会把这些无主之物“搬运”到自己的家里摆弄。
此时，正值二战结束后不久，许多原来军用管控的变压器、真空管等物资一下子堆积成山。这些电子器件都成了他的“囊中之物”。他还会购买一些军队剩余的配件，搭配着满大街找来的器材，然后在卧室“修理”。令人吃惊的是，他居然捣鼓出了不少质量初中的无线电收音机，以及在高保真音响“设备”——高保真音响这个概念也许还没出线的时候，韦斯就捣鼓出了这么一个玩意。
凭借着自己的手艺，韦斯在纽约的犹太人圈子里渐渐小有名气，因为常常有人会慕名而来，围坐在他的收音机旁收听纽约爱乐乐团的演奏。小韦斯甚至一度同当地恶棍达成协议：“如果他们在他往返于地铁站搬运收音机时能置之不管，他便会帮其修理收音机。”
长大后的韦斯有时候会开玩笑，说，“年少时，如果没有选择科学，也许我会成长为一个音响业大贾。”事实证明，驱使他走进大学，并走进科学殿堂的，正是这段DIY（修理设备时不请专家，自己动手，居家制作）的经历。
不过，小韦斯发现，靠他半吊子的数学水平，总是无法解决自制留声机的刺耳噪声问题。这是他决心报考麻省理工学院（MIT）的一个直接动因。“直到进入麻省理工的理工科学习的时候，我才知其然，也知其了所以然。”
韦斯的大学生活并非一帆风顺。年轻气盛的韦斯在大学期间坠入了爱河，并为了爱情冲动地选择退学。不过，他很快又重返麻省理工学院。23岁这一年，韦斯获得麻省理工学院学士学位，不久，他又获得该学院博士学位。在塔夫茲大学（Tufts University）和普林斯坦大学工作一段时间后，1964年，雷纳·韦斯担任MIT物理学教授，一直延续至今日。
一项来自韦斯教授设计的课堂练习
在此后长达近半个世纪的科研道路上，韦斯为自己赢得了全球著名物理学家的声誉，并且为了寻找引力波，长期致力于LIGO研究。这是他曾经尝试过的最大胆的试验之一。
引力波是一种时空涟漪，如同石头丢进水里产生的波纹，早在1915年，爱因斯坦在广义相对论中预言了引力波的存在。爱因斯坦认为，时间和空间在质量面前会弯曲，时空在伸展和压缩的过程中，会产生振动传播开来，这些振动就是引力波。爱因斯坦预言，强引力场事件可产生引力波，比如黑洞合并、脉冲星自转以及超新星爆发等。爱因斯坦指出，引力波以光速传播，并且在宇宙中无处不在。它们总是来自于有质量物体的加速过程，例如当两个黑洞绕着彼此旋转的过程。
就人类居住的地球来说，随时随地都可能遭遇来自宇宙中各种源头的引力波：两个黑洞合并、中子星自转、超新星核塌缩等。然而，即使是像黑洞这样巨大质量的系统相互碰撞、合并，产生的引力波信号传递到地球的时候也是很微弱的。就连爱因斯坦本人也想象不到，能通过什么样的方法探测到引力波。
尽管爱因斯坦预言了引力波的存在，但科学界长期没能探测到它。爱因斯坦曾一度确信，“引力波永远不可能被测量出来”。当年，爱因斯坦曾指着他的引力公式说道：“我们所研究的数字和维度都太小了，小到不会对任何事物造成影响，也没有人能够测量。”对此，韦斯后来指出，“当你回想1916年的技术条件时，爱因斯坦可能是正确的。”
LIGO的故事始于20世纪60年代。当时马里兰大学的约瑟夫·韦伯（Joseph Weber）认为，“如今，寻找引力波需要的技术条件可能已经具备”，并发明了一种探测方法。他想象有一种具有极大质量类似木琴的东西，称为谐振棒（韦伯棒），当有引力波穿过时，谐振棒会在不同方向上被拉伸和压缩，同时产生一个脉冲信号。当引力波的频率恰好和谐振棒本身的特征频率相符的时候，则会产生可被探测到的声音。这是寻找引力波的第一个实践，韦伯当时宣称发现了引力波。
此时，雷纳·韦斯正在麻省理工学院任教。“我在教授课程时，学生也很有兴趣去了解这方面的知识。说实话，当时我觉得可能一辈子都弄不明白韦伯在做什么，这就是问题所在。”“因为这与我当时对广义相对论所有的认知相左，所以我也无法向学生解释。”这就是雷纳·韦斯一开始研究引力波时的窘境。
直到一年后，韦斯教授意识到韦伯的实验可能“有些问题”，因为其他人都没有得出他的结论。或许是他的实验方法有问题，甚至是整个理论体系都出了问题。
雷纳·韦斯教授思索：用什么方式才能够最简单地向学生展示引力波的影响呢？一个很显然的方案是：对在太空自由飘动的物体，测量光线在它们之间往返所需的时间。如果存在引力波，光传递的时间会有变化。通过对传递时间差异的观察，可以测量引力波的振幅。“这一过程的公式很容易编写，班里的绝大多数学生都能做到——请忽略当时并没有精密仪器去做测量，而仅仅停留在脑力实验这一事实。”韦斯教授补充道。
一个夏天，韦斯教授坐在被称为“胶合板宫殿”、位于瓦萨大街（Vassar Street）20号楼的一个小房间内，花了一整个夏天研究他的想法。“我想到了激光，我们是否真能用它来探测引力波？”答案是肯定的，激光绝对是一种比韦伯的方式更有力的验证手段！对此，韦斯教授坚信不疑。很快，韦斯教授发明了干涉引力波探测器，并联合创立了美国国家科学基金会LIGO项目。
LIGO项目很快由理论变成了实践。为“捕获”引力波，美国国家自然科学基金会于上世纪90年代在路易斯安娜州利文斯顿和华盛顿州汉福德各建造了一个“激光干涉引力波天文台”（Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory，LIGO)。LIGO系统由这两个相距1865英里，且完全相同的探测器组成。在利文斯顿的干涉仪有一对封闭在1.2米直径真空管中的4公里长的臂，而在汉福德的干涉仪则稍小，只有一对2公里长的臂。这两台LIGO干涉仪在一起工作构成一个观测所。
LIGO激光干涉引力波探测仪的基本思路是这样的：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。根据爱因斯坦100年前的预测，引力波会使两个真空管中的空间出现及其微小的拉伸与压缩，从而破坏了原有的完美平衡，使光线外泄到光电探测器上。
迄今为止，LIGO已汇集了来自美国本土的大学，如麻省理工学院，以及来自全球15个国家、超过950位的科学家。但很难想象，在约50前，LIGO仅仅是麻省理工学院物理学教授雷纳·韦斯设计的一项课堂练习。
天文学终于有了自己的耳朵
自上个世纪60年代开始，科学家们花了近半个世纪搜寻引力波，但是一直没能找到。引力波成为世界自然科学中最大的一块缺失的拼图。但是科学家们相信引力波的存在。在物理学圈内，人们普遍认为，谁能发现他，谁就一定能够得到诺贝尔物理奖。
2015年，百年前曾被阿尔伯特·爱因斯坦所预言的宇宙引力波第一次被探测到了。9月14日，据当地媒体报道，美国“位于华盛顿州和路易斯安那州的两台LIGO探测器完成升级，刚刚开始运行的几分钟时间内就幸运地探测到了第一例编号为GW150914的引力波”。这一发现被称作“上帝的礼物”。
当时，1000名利用激光干涉引力波天文台（LIGO）开展研究的物理学家，在两个星级质量的黑洞位于距地球差不多10亿光年的地方相互围绕着旋转时，探测到了其辐射出的脉冲波。“两个黑洞在数千万年间相互绕转，不断地释放出引力波。它们之间的距离越来越近，最终在短短零点几秒的时间里猛烈碰撞，融合在一起，形成一个新的黑洞。融合瞬间释放的能量增强了引力波。”“宇宙中这两个黑洞发生碰撞之后，所产生的引力波跨越漫长时空，它们经过13亿年的长途跋涉才到达了美国的LIGO探测器。”科学家们在接受采访时如是描述。“我们在地球上听到的，就像是宇宙的啁啾信号在一瞬间的增强之后，戛然而止。”
2016年2月，LIGO团队向全世界宣布，成功探测到来自于两个黑洞合并的引力波信号。雷纳·韦斯是当时参与新闻发布会宣布上述消息的四位科学家之一。韦斯说：“引力波的发现漂亮地印证了爱因斯坦在100年前的预言。如果我们有机会告诉他这件事，我真想看看他脸上的表情。”韦斯感慨道：“爱因斯坦是对的，这是多么了不起的洞察力和直觉。”
尽管经过长途跋涉，到达地球时引力波信号已极其微弱，但足以有希望掀起一场天体物理学的革命。“引力波是人类观测宇宙中最剧烈事件（黑洞融合）的全新方法，也是检验人类知识极限的新途径。”在哥伦比亚大学物理学教授绍博尔齐·马尔卡看来，人类此前的天文学发现都好似“眼睛”，而引力波的发现意味着人类长了“耳朵”。他表示，引力波携带大量信息，它的发现可帮助科研人员更好地了解黑洞。
就在媒体纷纷为雷纳·韦斯等人的发现弹冠相庆的时候，不少人注意到，为了探测到引力波，在长期研究过程中，雷纳·韦斯教授付出了顽强和不懈的努力。实际上，当韦斯获知引力波终于被探测的消息时，第一反应并不是欣喜若狂，而是长出了一口气：“用激光干涉测量引力波的方案是我一手策划的，万一在哪里出了什么差错，就是上千人，上十亿美元跟着我瞎折腾了一回啊！”在
上个世纪90年代初期，当美国国家自然科学基金投重金开工建造LIGO的时候，与之相伴而来的是不停的质疑声音，不少人怀疑，“这么多经费投入进去，究竟能否获得科学上的成功?”“LIGO项目使用巨大的激光干涉仪，在引力波通过地球时，要探测到比原子核还要小很多的变化，这的确有点匪夷所思!”在一片反对声中，1993年，美国自然科学基金甚至一度暂停了原计划的4300万美元的巨额投资。
1994年，科学家巴里接手LIGO时，LIGO项目由于内部离心而岌岌可危。然而，这一切都不能动摇雷纳·韦斯对于探测宇宙引力波的信心。雷纳·韦斯和基普·索恩都坚信，引力波可以被检测出来，并终将带来一场人类对宇宙认识的革命。
雷纳·韦斯等人的努力和坚守，终于有了2015年引力波的首度被发现。
2016年9月27日，邵逸夫天文学奖授予雷纳·韦斯与罗奈尔特·德雷弗、基普·索恩，以表彰他们“对LIGO的构思和设计”。2017年10月3日，雷纳·韦斯教授摘取2017年度诺贝尔物理学奖。
学界普遍认为，引力波的发现是物理学和天文学的一项重大突破。LIGO直接观测到引力波，为天文探索开创了一个新方法，而它首先侦测到的非凡事例，开启了人类探索宇宙的一扇大门，甚至可能揭开宇宙诞生早期的奥秘。诺贝尔物理学奖评选委员会成员安德斯·伊勒贝克说，引力波为人类探索宇宙提供了全新的观察方法，未来可能会有更多新的发现。“到目前为止，各种各样的电磁辐射和粒子——例如宇宙射线或中微子——都已经被用来探索宇宙。然而，引力波直接证明了时空自身的扰动。这是完全崭新而且不同的东西，打开了以往无法看到的世界。”
当获知自己获奖的消息时，韦斯说:“我感到一种巨大的解脱和喜悦，但其实更多是解脱。一直以来，有一只猴子坐在我的肩上长达40余年，他一直在我耳边唠叨，说：嗯，你怎么知道这真的能够成功吗？你已经把一大堆人拉了进来，但如果它是错误的呢？突然，他跳走了，这实在是巨大的解脱。”
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