Dnešní nekrolog si dovolím začít trochu netradičně drobnou úvahou. Na rozdíl od mnoha kolegů nemám problém s psaním nekrologů, zvláště když zemře někdo starý, popřípadě člověk, který za svůj, třeba kratší, život prožil opravdu hodně. Ideální pochopitelně je, když se obě věci sejdou. Možná budu znít cynicky, či po někoho neuctivě, ale nesdílím obecný sentiment automatického a povinného truchlení, kdykoli někdo zemře. Moje myšlenky docela dobře vyjádřil jeden diskutující, který reagoval na nedávné úmrtí Jamese Lovella: „Jestliže někdo zemře ve věku 97 let, není to důvod ke smutku, je to důvod k oslavám!“

A něco podobného se povedlo i dnes. Muž, o kterém budeme hovořit totiž zemřel ve věku 92 let a prožil velmi bohatý a naplněný život. Jmenoval se Rainer Weiss. V Česku jej zná jen málokdo, a to je velká škoda, až bych si dovolil říci ostuda. Zvláště proto, že tento významný fyzik měl poměrně silnou vazbu i na Československo, konkrétně Prahu. Kdybychom měli národní cítění podobné jako Maďaři, počítali bychom si Weisse mezi své laureáty Nobelovy ceny. Protože ale Weiss nebyl etnický Čech, měl rodiče Němce, vůbec se k němu nehlásíme, což nezmění ani jeho židovský původ.

Já si ovšem myslím, že je to velká chyba a že bychom si Rainera Weisse a jeho práci připomínat měli, a to velmi často. Právě proto také vychází dnešní článek. A aby byl kontroverzní úvod kompletní, dovolím si ještě podotknout, že mi vždy přišlo hloupé a komické, že se Češi rádi a hrdě hlásí a pokládají je za své některé zahraniční astronauty na základě jejich původu. Mám na mysli lidi jako byli James Lovell, Eugene Cernan či jako je John Blaha. Nic proti nim osobně, jistě to byli velmi významní astronauté. Ale s Českem neměli reálně moc společného. Naproti tomu Rainer Weiss skutečně několik let v Československu žil a má k nám tedy svým způsobem o dost blíže než výše zmínění pánové.

Mládí a studia

Rainer Weiss se narodil 29. září 1932 v Berlíně, v hlavním městě Německa, přesněji řečeno tehdejší Výmarské republiky. Jeho rodiče byli, jak řekl sám Rainer, velmi nepravděpodobný pár. Jeho otec byl z velmi bohaté židovské rodiny z Berlína. Jeho matka naopak z poměrně chudé protestantské úřednické rodiny. Zatímco jeho otec byl přesvědčeným ideovým komunistou a po dokončení medicíny přijal pozici v komunistické dělnické nemocnici jako lékař neurolog, jeho matka se toužila stát herečkou. A právě tomuto nesezdanému páru se Rainer narodil.

Už krátce před Rainerovým narozením se jeho otec, jakožto Žid a komunista, dostal do sporu s nacisty a byl dokonce krátce vězněn. Naštěstí byl brzy propuštěn a na radu rodiny Rainerovy matky odešel do Československa, konkrétně do Prahy. Brzy po Rainerově narození přicestovala jeho partnerka i s malým Rainerem za ním, a rodina několik let žila v Československu. I když se Rainerovi rodiče vzali a měli další dítě, dceru Sybillu, nebyl jejich vztah příliš šťastný. A to nejhorší mělo teprve přijít. V roce 1938 byla zástupci Velké Británie, Itálie, Francie a Německa podepsána Mnichovská dohoda, která znamenala postoupení velké části Československého pohraničí Německu, jehož zbytek zůstal vůči útoku nacistů velmi zranitelným.

Tato zpráva zastihla Rainerovu rodinu na dovolené na Slovensku. Okamžitě pochopili, že jde do tuhého a vydali se ihned zpět do Prahy. Chtěli znovu emigrovat a získat vízum do jakékoli země, která by byla ochotna přijmout Židy. Jenže takových států mnoho nebylo. Naštěstí rodina Stixových ze St. Louis zaplatila za přijetí asi 10 000 Židů, kteří byli odborníky ve svých oborech, což Rainerově rodině umožnilo vycestovat. Světová fyzika tak nepřišla o velký talent, ale, což je důležitější, jeho rodina byla zachráněna před pravděpodobně strašlivým osudem.

Rainer i s rodinou připluli do USA v lednu 1939 a usadili se v New Yorku. Jeho otec složil zkoušky, aby mohl vykonávat lékařskou praxi, jeho matka pracovala jako prodejkyně v lékárnách a obchodech. Rainer nejprve chodil do veřejné školy, posléze získal stipendium na Columbia Grammar School, kde setrval až do maturity v roce 1950. Jeho oblíbenými předměty byla hudební výchova, dějepis, ale především přírodní vědy. Díky svému otci se začal zajímat o techniku a fyziku a věnoval se konstrukci elektrických přístrojů. S kamarádem například opravili šest reproduktorů z místního kina, které byly poškozeny požárem. V roce 1948 dokonce začal vyrábět audio systémy na zakázku. Na základě těchto zkušeností se rozhodl studovat elektroniku na vysoké škole.

A dostal se rovnou na jednu z nejprestižnějších, totiž Massachusettský technologický institut (MIT). Elektronika jej ale po čase přestala zajímat kvůli příliš rigidnímu studijnímu plánu, takže se rozhodl změnit obor na fyziku. Ve druhém ročníku se podílel na návrhu automatizovaného mechanismu pro počítání krevních buněk pro případ jaderné války. V dalším semestru začal ovšem mít kvůli osobním problémům potíže ve studiu, a nakonec musel univerzitu jako student opustit.

Na MIT ovšem zůstal jako elektronický technik v laboratoři atomové fyziky. A byl spokojen, mohl totiž dělat velmi zajímavou vědu, například navrhovat jedny z prvních atomových hodin, pomocí nichž se následně snažili ve Švýcarsku měřit relativistické efekty, byť neúspěšně. Rainer ovšem přišel na to, proč hodiny nefungují správně, čímž prošlapal cestu pro další skupiny výzkumníků.

S pomocí vedoucího laboratoře Jerrolda Zachariase dokončil bakalářský titul a nastoupil jako postgraduální student v jeho laboratoři. Stále se věnoval atomovým hodinám, zkoumal ale i Mössbauerovu spektroskopii, a právě v této době poprvé zavadil i o kosmologii, když s kolegy testovali jeden z modelů stacionárního vesmíru, tzv. hypotézu unaveného světla. Jejich experiment měl ovšem negativní výsledek. Právě v té době navíc s manželkou Rebeccou očekávali přírůstek do rodiny, takže si Rainer pospíšil, aby dokončil i spektroskopický experiment a dopsal disertační práci. To se mu také podařilo, a dcera Sarah se narodila krátce poté, v květnu 1962.

Počátek vědecké kariéry

Rainer měl nabídku nastoupit na Tuftsovu univerzitu, ale nakonec se rozhodl přejít na Princetonskou univerzitu, kde by mohl pracoval s Robertem Dickem, odborníkem na obecnou relativitu. Tato teorie zažívala v 60. letech svůj zlatý věk. Obrovský technologický rozvoj umožnil testovat její aspekty, na něž by dříve nikdo ani nepomyslel. A Rainer chtěl být při tom. Ihned se zapojili do experimentu měřícího princip ekvivalence, základní princip obecné relativity.

Experiment byl kvůli geofyzikálním šumům neúspěšný, přesto Rainer hodnotí toto období jako velmi důležité pro svou kariéru. Provedli totiž s kolegy například úplně první spolehlivé měření gravitačního rudého posuvu Slunce a začali debatovat i o zbytkovém tepelném záření z Velkého třesku, dnes známém jako reliktní záření.

Na tom už se ale Rainer nepodílel. Zacharias jej totiž pozval, aby se vrátil na MIT, což rád přijal a založil zde novou výzkumnou skupinu věnující se kosmologii a gravitaci. Pro své výzkumy se začal zajímat i o laserovou fyziku, v tuto chvíli především chtěl lasery využít pro proměření parametrů Měsíce. Už krátce na to se ale začalo šuškat o možnosti využít lasery pro interferometrickou detekci gravitačních vln. Chtěli také změřit vlastnosti tehdy čerstvě objeveného reliktního záření.

Výzkum reliktního záření

Vedoucí oddělení měl pocit, že gravitační a laserové experimenty nepovedou k výsledkům dost brzy, proto navrhl soustředit jejich síly zejména na kosmologii. Už v té době bylo totiž možné měřit reliktní záření balonovými experimenty. Ty začali provádět v roce 1967 a to dokonce za podpory NASA. V letech 1967-1982 uskutečnil Rainerův tým dvacet balonových letů s cílem změřit spektrum a izotropii reliktního záření. Měření sice byla docela úspěšná, ale současně i nedostatečně přesná. Spektrum nebylo naměřeno dostatečně kvalitně na to, aby si vědci mohli být jisti, že se spektrum reliktního záření shoduje se spektrem záření absolutně černého tělesa.

Rainerovi a jeho kolegům proto začalo být už po prvních pár balonových letech na počátku 70. let jasné, že pro přesnější měření bude nutná kosmická observatoř. Sonda v kosmickém prostoru totiž umožňuje dlouhodobé měření celé oblohy, navíc bez rušení atmosféry. A právě takovou sondu navrhoval výzkumník z Berkeley John Mather, mise vstoupila do historie jako COBE.

Po zisku doktorátu sestavil Mather tým odborníků, kteří měli na COBE pracovat. Mezi vybranými vědci byl i Rainer, který se stal dokonce předsedou vědecké pracovní skupiny navrhující COBE, částečně kvůli tomu, že byl v týmu nejstarší, částečně kvůli tomu, že měl z minulých výzkumů spoustu zkušeností s NASA a byl i v řadě poradních výborů této kosmické agentury. Navíc se hodilo, že se Rainer již v minulosti reliktním zářením intenzivně zabýval. Od prvotního Matherova nápadu k realizaci mise COBE nakonec uplynulo 20 let.

U toho však již Rainer nebyl, vedení mise COBE totiž v polovině 80. let přebral Stephen Meyer a Rainer se zapojil více zase do jiných projektů. Ale jen ještě k misi COBE. Ta nakonec odstartovala v roce 1989 a její výsledky byly úchvatné. Změřila hustotní a teplotní anizotropii v reliktním záření, a dokázala, že reliktní záření skutečně odpovídá svým spektrem záření černého tělesa. Za tyto výsledky získali Mather a další klíčový vědec projektu George Smoot Nobelovu cenu za fyziku pro rok 2006.

Výzkum gravitačních vln

A čemu, že dal Rainer přednost před další prací na misi COBE? No přeci gravitačním vlnám. Tehdy již doba nazrála a po neúspěších rezonančních detektorů vymysleli fyzikové lepší způsob detekce těchto vln. Šlo o tzv. interferenční detektory, které sestávaly ze dvou ramen, jimiž probíhal laserový paprsek. Na testovacích zrcadlech se pak pozorovaly deformace ramen detektoru v závislosti na průchodu gravitačních vln. Tyto deformace byly měřitelné právě díky laserům a interferenci, tedy tomu, jak se elektromagnetické vlny laserového světla vzájemně skládají a zesilují anebo naopak ruší, v závislosti na tom, v jaké fázi se setkají.

Rainerovy dřívější zkušenosti z právě s lasery se tedy najednou velmi hodily. Rainer naskočil do rozjetého vlaku a přidal se k takovým vědeckým kapacitám jako byli Robert Forward, Kip Thorne, Ronald Drever, Barry Barish či David Reitze. O projektu LIGO jsme už podrobně mluvili v jiných článcích, teď tedy jen stručně zopakujme, že po prvotních teoretických návrzích začali fyzikové v 70. letech rozvíjet prototypy interferometrických detektorů gravitačních vln. Autorem jednoho z nich byl právě Rainer.

V 80. letech studovala interferometrické detektory kvůli možnosti finanční podpory National Science Foundation (NSF), která se k projektu stavěla kladně. V té době však existovaly dvě skupiny věnující se projektu velkých interferometrů, jedna na MIT, zde byli Rainer Weiss či Peter Saulson, ti prováděli studii velkého interferomentru, druhá skupina pod vedením Ronalda Drevera a Kipa Thornea pracovala na Caltechu na prototypu 40 m velkého interferometru. Právě na něm se ukázalo, že konstrukce obřího, kilometrového detektoru bude možná.

NSF se však situace s dvojicí projektů nelíbila a v podstatě donutila obě skupiny spolupracovat a následně se i spojit. V roce 1984 tak vznikl projekt LIGO, který nejprve vedli Drever, Thorne a Weiss společně. O dva roky později je vystřídal nový ředitel Rochus Vogt. Pod jeho vedením projekt pokračoval, ale nastaly velké problémy s financováním, NSF se nelíbila koncepce celého projektu, která byla několikrát předělávána, až projekt málem zkolaboval. Naštěstí NSF dala týmu ještě jednu šanci. V roce 1994 Vogt pozici ředitele opustil a nahradil jej Barry Barish.

Nový ředitel celý projekt přepracoval a podal i nový návrh na financování. Podstatné je, že Barish navrhl celý projekt jako vícestupňový, kdy základní LIGO gravitační vlny detekovat mohlo a u vylepšeného LIGO byla detekce pravděpodobná. Projekt tak byl dražší, přesto byl schválen. Problémy se ale i tak objevovaly. Jak víte, detektory LIGO jsou ve státech Washington a Louisiana. Původně byla ovšem jako lokalita vybrána stát Maine, jenže nakonec byla z politických důvodů zvolena méně vhodná lokalita v Louisianě. Přesto projekt zdárně pokračoval.

V roce 2002 zahájilo LIGO svůj provoz, ovšem za osm let, do roku 2010 žádné gravitační vlny detekovány nebyly. Začala tak přestavba na vylepšené LIGO, která stála 200 milionů dolarů a cena celého projektu se tak vyšplhala na 620 milionů dolarů. Ovšem vyplatilo se. V roce 2015 bylo hotovo, detektory byly postupně spouštěny, a ještě před startem oficiálních vědeckých pozorování zachytily 14. 9. 2015 první gravitační vlny ze srážky dvou černých děr, jak bylo oznámeno v únoru 2016.

V důsledku toho získali Rainer Weiss, Kip Thorne, Ronald Drever a Barry Barish celou řadu prestižních ocenění, včetně Nobelovy ceny. Tu získali Barish, Thorne a Weiss, Ronald Drever byl už totiž po smrti, kdyby žil, pravděpodobně by místo Barishe získal ocenění právě on. Inu, jak se říká, pro Nobelovu cenu musíte nejen vykonat významný objev, ale dožít se také vysokého věku. Rainer Weiss, německý emigrant v USA, toto splnil a získal tak velkou slávu i proslulost, tím spíše, že obdržel polovinu ceny, zatímco Thorne a Barish každý „jen“ čtvrtinu.

Máme tak další „českou“ Nobelovu cenu. Byť ano, samozřejmě, kdyby Rainer v Československu zůstal, pravděpodobně by nikdy Nobelovu ceny nevyhrál. Ale to neznamená, že na něj nemůžeme být právem hrdí.

Při zisku Nobelovy ceny už byl dosti starý, přesto mohl vidět, jak se jeho projektu daří. LIGO až dodnes zachytilo přes 200 potvrzených gravitačních vln. Je zvláštní náhoda a hříčka osudu, že zatím poslední aktualizace katalogu projektu LIGO s více než stovkou nových detekcí byla zveřejněna 26. 8. 2025. Jen den předtím jeden z hrdinů fyziky 20. a 21. století, a tak trochu náš Nobelista Rainer Weiss zemřel. Ale nebojte se, o nových pozorováních se určitě ještě dozvěděl, neboť nemusel, na rozdíl od nás, čekat na oficiální tiskovou zprávu.

Závěr

Fyzika, věda obecně, i společnost ztratily velkého muže. Člověka, který byl schopen se věnovat mnoha různým oblastem fyziky a ve všech vyniknout. Dožil se ovšem krásného věku. Jak jsem tedy už vyjádřil v úvodu článku. Místo toho, abychom smutnili, měli bychom slavit dlouhý, plodný a mimořádně naplněný život.

Použité a doporučené zdroje

• LIGO Scientific Collaboration: https://www.ligo.caltech.edu/
• Detektor Virgo: https://www.virgo-gw.eu
• COBE NASA: https://science.nasa.gov/mission/cobe/

Zdroje obrázků

• https://images.jpost.com/image/upload/f_auto,fl_lossy/q_auto/c_fill,g_faces:center,h_720,w_1280/393193
• https://eoimages.gsfc.nasa.gov/images/imagerecords/151000/151557/iss066e187571_lrg.jpg
• https://physicsworld.com/wp-content/uploads/2022/09/PWNov22Perkowitz-Weiss-young.jpg
• https://www.nobelprize.org/uploads/2020/01/weiss-bio1.jpg
• https://www.science.org/do/10.1126/science.aag0723/full/one-1675069364647.jpeg
• https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/af/Cobe_vision1.jpg
• https://www.ligo.caltech.edu/system/avm_image_sqls/binaries/52/jpg_original/HiResHanford_5.jpg?1465343234
• https://www.science.org/do/10.1126/science.aag0723/full/three-1675069364647.jpeg
• https://ciera.northwestern.edu/wp-content/uploads/2018/09/nobel.jpg