乔瑟琳·贝尔:被诺奖遗忘的天文玫瑰
贝尔错过诺贝尔物理学奖的戏剧性经历已经成为科学史上经常提到的一个有争议的事件。10月,又是“诺贝尔奖季节”,全球科学家都在关注瑞典的斯德哥尔摩。贝尔的故事听起来像是理解诺贝尔奖的“另一扇窗”。
■我们的记者郝军
英国皇家学会会员、天文学家约瑟琳·贝尔·伯奈尔
皇家学会院士、英国天文学家约瑟琳·贝尔·伯奈尔穿着同样的碎花裙,于9月中旬回到中国。
2012年夏天,贝尔参加了在北京举行的国际天文学会议。一年后,她应中国科学院国家天文台FAST工程系的邀请,参加了在*举行的“大型射电望远镜科学技术研讨会”。她还应北京科学协会和中国科学院空间科学中心的邀请,在北京举办了一系列科普和学术讲座。
事实上,这是贝尔第三次访问中国,第一次是在七年前。去年她被任命为北京第三十五中学的名誉校长,这使她与中国结下了不解之缘。
每次他来中国,贝尔的日程都排满了。这次访问恰逢中国传统节日中秋节。
"作为一名天文学家,你打算如何在中国度过这个传统节日?"
“我想休息一下,去奥林匹克公园散步。我听说那里有很多树。你知道,在北京看到太多绿色是不容易的。”贝尔的回答让记者大吃一惊。
贝尔在北京逗留期间,《中国科学报》的记者对这位天文学“大人物”进行了后续访问。她传奇的人生故事也展现了一幅在随意交流中起起落落的画面。
其中,贝尔错过诺贝尔物理学奖的经历无疑是最引人注目的片段,它已经成为科学史上一个经常被提及的有争议的事件。10月,又是“诺贝尔奖季节”,全球科学家都在关注瑞典的斯德哥尔摩。贝尔的故事听起来像是理解诺贝尔奖的“另一扇窗”。
“女人男人”医生
1965年,贝尔从格拉斯哥大学物理系毕业,来到剑桥大学,在英国天文学家安东尼·休伊什的指导下攻读博士学位。然而,作为射电天文学的研究生,她最初两年的博士生涯基本上是在繁重的体力劳动中度过的。
那时,天文学家刚刚发现了一种叫做“类星体”的天体。这些天体离地球很远,可以发出明亮的无线电波段辐射。他们的特征需要进一步揭示。为此,休伊什的研究团队开始建造新的射电望远镜来观察类星体,并开发了一种新的“星际闪烁”技术。
半径为两公顷的土地上建造了一个有几千米长、数百个木制线圈的射电望远镜。贝尔主要负责铺设电缆,整天伴随着钳子和扳手等巨大的金属工具。用今天流行的话说,她已经发展成为名副其实的“女人男人”。
1967年,这台自制望远镜正式投入使用。它不能动。它只能周期性地扫描进入望远镜视野的每一片天空,以获得观测数据。
使用计算机进行数据处理在那一年还没有成为主流,考虑到一些数据需要人脑分析才能发现其重要性,他和其他人使用图表记录器将观察到的数据打印在纸上,然后手工处理。
"研究生工作通常很无聊。"记录纸上的天文数据看起来像心电图。这台机器连续提取数据。5公里长的记录纸很快就装满了纸盒。一页又一页,贝尔每天都竭尽全力,只能处理几米的“心电图”数据。
1967年8月6日,机械重复工作刚过一个月,细心的贝尔在图表记录器绘制的曲线中发现了一些不寻常的东西。
在数百英尺的数据磁带上,四分之一英寸的区域周期性地呈现出一种奇怪的模式,贝尔称之为“scruff”,意思是一种神秘的脉冲信号。这个大多数人会忽略的小细节吸引了贝尔的特别关注。
"我是如此严肃,以至于我近乎迂腐地想知道设备是如何工作的。"贝尔回忆道,“这些模式是一个信号,但我无法解释,所以它深深困扰着我。”
那年8月底,贝尔告诉她的老师休伊什,数据中有“一些奇怪的东西”。
"这一定是人造物体发出的信号."看到贝尔称之为特殊的“颈背”,他用自己的第一反应迅速做出了结论。
“在当时的情况下,这是一个非常合理的反应,但由于我的无知,我不明白为什么这些信号不可能来自恒星。”贝尔不太确定他的导师给出的解释。
尤里卡时刻
在接下来的几周里,在同一个时间和同一天地带,同样神秘的脉搏信号再次出现。贝尔的同事注意到了她的观察,并想出了一个非常不寻常的想法:这些信号可能来自“小绿人(LGM)”星。
LGM是“小绿人”的缩写,经常用来指外星人。当时,有人怀疑外星人应该是绿色的,能够进行光合作用,而且非常矮。这些脉冲信号可能是小绿人从太空深处发送到地球的编码信息。他们可能在问候地球。
这一猜想使研究小组兴高采烈。他和其他人决定进一步记录“小绿人星”的闪烁,以找出它的规律,排除其他信号源的可能性。在数据表上,他们写下了“LGM”的标记。
观察持续到12月,数据可以清楚地显示,贝尔发现的脉冲源每隔1.3秒闪烁一次,非常有节奏。在当时的天文学认知中,这么快的脉冲不可能由一个恒星大小的天体来实现。
极有节奏的脉冲表明恒星很大,但高脉冲频率似乎表明恒星很小贝尔说,这种矛盾的推论使得数据毫无意义。
在那几个月里,贝尔度过了一段极度焦虑的时期。她花了很多时间来确保特殊信号不是由设备故障或人为干扰引起的。观察表明,它似乎来自太阳系之外很远的地方。
这个故事在1967年圣诞节的前一天发生了戏剧性的转变。
那天下午,贝尔像往常一样去了休伊什的办公室,向他的导师汇报研究进展。不同寻常的是办公室的门是关着的,里面有激烈的讨论。贝尔小心翼翼地敲门。
“请进。”他从房间里应该跟踪。贝尔推门进来。他看起来有点惊讶:“哦,贝尔,来吧,关上门。”
最初,一个秘密会议在门托·休伊什的房间里举行。讨论的核心是如何处理和发布观测数据。显然,他不打算邀请贝尔参加讨论,但她碰巧遇到了这个重要的会议。会议的另一个主角是研究项目部的负责人马丁·马丁·赖尔。
会议期间,雷尔半开玩笑地说,他烧掉了数据,完全忘记了整件事。因为他觉得一旦事情泄露出去,当人们得知天文学家已经发现了外星文明,他们可能会向外星人发送信号,试图与他们交谈,这可能会导致地球被攻击的危险。
“更严重的问题是,我们只有一个信号源的数据。从科学角度来说,得出结论并发表出来是不合适的。”讨论没有结果,贝尔很沮丧。
在学生公寓吃过晚饭后,贝尔回到实验室,拿出另一卷数据图,看看她是否错过了任何有意义的信号。那天晚上10点,当实验室即将关闭时,她在不同的天空扫描中发现了一个新的“颈背”图案。然后,她迅速浏览了早期的记录。结果,新信号在她看到之前意外出现了。数据是在清晨记录的。
"已经是凌晨两点了。"贝尔度过了一个他永远不会忘记的不眠之夜。“有时候事情总是捉弄人。第二天早上,我和我的男朋友去我父母家宣布他们的正式订婚,所以我必须去那里。"
那是一个非常寒冷的冬夜,观察设备似乎在圣诞节停止工作了。
贝尔对着仪器吹了几口热气,然后重重地敲了几下。设备实际上开始正常运行,图表记录器开始重绘数据。
"在那五分钟里,我观察到了那天晚上我看到的新的脉搏信号."贝尔独自在实验室里战斗,感到前所未有的兴奋和兴奋。
这是贝尔发现的第二个发射类似脉冲信号的天体。这一次,脉冲间隔是1.2秒。
“很难相信有两个不同的小绿人同时以相似的频率从宇宙中相反的方向向地球传输信号。”萦绕在贝尔脑海中的问题终于被发现了:这一定是一种全新的天体,人类第一次发现了它们。
圣诞节的早些时候,天空已经有点亮了。贝尔写了一张纸条,把它和新的观察记录一起放在休什的桌子上。她走出实验室,动身去她父母家。那一刻,她如释重负。
像休伊什这样的天文学家最终证实,贝尔观察到的神秘信号来自一种新型的天体,即物理学家预测的接近黑洞的超致密奇怪天体。它的直径约为20公里,密度相当于将整个太阳系压缩到北京城的大小,因此它拥有超强的引力和磁场。
从那以后,这些天体被正式命名为脉冲星。脉冲星的发现被列为20世纪天文学的四大发现之一,为人类探索自然开辟了一个新的领域,并对验证爱因斯坦引力波等现代物理学的发展产生了深远的影响。
回想起40多年前的那个夜晚,第二颗脉冲星Jambers的发现让他感受到了生命中“最甜蜜的时刻”:“这是一个关键时刻,对我来说,这是真正的尤里卡时刻。”
24岁的女博士生贝尔在浴缸里真正感受到了古希腊学者阿基米德的灵感。他惊呼“尤里卡”(在古希腊语中,意思是“好!有办法!”)快乐时刻。
诺贝尔,诺贝尔
由于改进了射电望远镜和发现了脉冲星,休伊什和雷尔共同获得了1974年诺贝尔物理学奖,这是历史上首次将该奖授予天文学家。在研究项目中扮演重要角色的贝尔被排除在奖项名单之外。
事实上,在《自然》杂志上发表的关于脉冲星发现的论文中,共有五位署名作者,他是第一作者,贝尔是第二作者。
这个奖项在国际天文学界引起了巨大的争议,被认为是诺贝尔奖历史上最不公平的结果之一,因此有人称之为“无钟诺贝尔奖”。
"现在回想起来,你认为诺贝尔委员会犯了一个错误吗?"在采访中,《中国科学》的记者再次提到了过去。
“我对此没有把握。据我所知,诺贝尔奖规定一次最多授予三个人。其他奖项有时也会面临同样的情况。然而,在今天的现实中,这变得非常困难,因为大多数科学家在三人以上的团队中工作,所以很难决定谁将被授予该奖项。”贝尔这样回答。
然而,仍有评论称,贝尔未能获奖是因为当时女性科学家在科学界没有得到足够的重视。
“我怀疑这与我的女性身份有关,但看起来更像是与我的学生身份有关。”贝尔给出了他的猜测。
英国著名天文学家霍伊尔爵士对此大为光火。在接受《泰晤士报》采访时,他说贝尔应该和他一起分享诺贝尔奖。他还批评诺贝尔奖委员会在颁奖前缺乏彻底的调查。他甚至将该奖项视为“丑闻”。
“也许世界不公平,但重要的是你如何看待和处理世界的不公平。”在接下来的几十年里,贝尔被反复问到失去诺贝尔奖对她的影响,但她不愿意卷入这场争论。
仅仅几十年后,贝尔告诉媒体,她认为当时的诺贝尔委员会甚至不知道她的存在。
1974年,当休伊什和雷尔因发现脉冲星而获得诺贝尔奖时,来自普林斯顿大学的两位天文学家,j .泰勒和霍尔斯,首次发现了脉冲星双星系统,并获得了1993年诺贝尔物理学奖。
值得一提的是,霍尔斯发现双星脉冲星时也是学生。他和他的导师泰勒同时获得了该奖项,这似乎是诺贝尔委员会考虑到贝尔未能获奖所引起的疑虑的一个教训。1993年,贝尔被邀请参加诺贝尔奖的颁奖仪式,这可以看作是对他1974年错误的一种补偿。
贝尔的严谨态度和仔细观察,以及他在脉冲星发现中的重要作用,最终赢得了世界的尊重。天文学家泰勒和曼彻斯特在他们1977年的著作《脉冲星》中写道:“对乔斯林·贝尔博士来说,没有她的智慧和毅力,我们无法分享研究脉冲星的快乐。”
脉冲星之母
尽管贝尔给出了自己的解释,但在许多外部解释中,诺贝尔奖忽略了贝尔的贡献,仍然被认为与她的女性身份有关。这个原因无法最终得到证实,但作为一名女性,Jambers的科学道路确实充满了挫折。
贝尔于1943年出生在北爱尔兰的贝尔法斯特。她的父亲是一名建筑师,也是一名*的读者。父亲书架上的几本科普天文学书籍深深地吸引了年轻的约瑟夫·林。
离贝尔法斯特家不远的是阿马特天文台。贝尔的父亲参与了天文台的建设和设计,并经常带着他的小贝尔来这里玩。他的家人和天文台工作人员极大地激发了贝尔对天文学的兴趣。
“我从失败开始。”贝尔拿自己的科学道路开玩笑。11岁时,贝尔在极其严格的高中入学考试中失败了。她的家人不得不送她去寄宿学校继续她的学业。
在那里,男孩和女孩被分成不同的教室学习。当男孩们在另一个教室听科学课时,女孩们正在学习家务,比如编织和烹饪。这家人来和学校谈判。贝尔成为学校里第一个被允许学习科学课程的女孩,并在那里遇到了一位鼓舞人心的物理老师。
男女之间的矛盾一直持续到贝尔大学时代。她是格拉斯哥大学本科时物理系唯一的女生。在校园里行走时,成群的男孩会不时在身后发出奇怪的像猫一样的声音。
面对如此糟糕的情况,贝尔不得不让自己学会如何不脸红。“当然,如果你脸红,它们会发出更多的噪音。我逐渐发现,一个人可以控制自己不脸红。”
贝尔一生大部分时间都留着短发。许多人认为她在努力让自己看起来更强壮、更有能力。然而,她告诉记者,更准确地说,她觉得短发更适合她的脸型,可以让她看起来更瘦。
“如果你是一名年轻女性,想要追求天文学的伟大事业,你需要坚持和专注。”虽然旅途艰难,但贝尔知道自己想要什么,并一直朝着自己的目标前进。她终于实现了在剑桥当天文学家的梦想。
圣诞节刚过,当贝尔发现第二颗脉冲星时,她正式与男友订婚,并带着订婚戒指回到实验室。
“这是个坏主意,因为戴结婚戒指似乎意味着我将离开科学,成为一名家庭主妇。虽然我不打算这样做。”贝尔说,在20世纪60年代的英国,已婚女性不工作,“尤其是作为母亲”。因为如果母亲在工作,这被认为是孩子被欠了钱的证据。”
结婚后,贝尔随着丈夫的工作变动四处走动。她意识到她不想整天在家里做家庭主妇,但她只能在她家附近找一些兼职工作。结果,她*涉足不同的天文学领域,从射电天文学到伽马射线天文学,到X射线天文学、红外天文学、毫米波天文学...
“我需要学习很多东西,有很多经验和研究兴趣,但发表学术论文对我没有好处。”尽管如此,贝尔在国际天文学界赢得了许多奖项,被称为“脉冲星之母”。2007年,她被授予大英帝国爵士称号。
"头顶星空到底有什么让你如此着迷?"近年来,贝尔不遗余力地普及天文学,倡导科学教育。他的足迹几乎遍布世界各地。无论她去哪里,她经常面临这样的问题。
“我对未知事物的强烈兴趣,以及探索的快乐和享受,渗透了我的整个职业生涯。”
当被问及哪次经历给她留下了最深刻的印象时,贝尔回答道:“我生命中最重要的时刻不是发生在天文学上,而是当我有了孩子并成为母亲的时候。”
《中国科学报》(人民周刊,第5版,2013年10月11日)