“脉冲星之母”,抓住宇宙的信号

2024-08-26 00:00:00焦维新
环球人物 2024年16期
关键词:脉冲星天文学射电

“凭什么只有男孩可以选修科学,女孩却只能学习烹饪和缝纫?”上世纪50年代,当小学生乔瑟琳·贝尔提出这个质疑时,没人想到,她日后会成为大名鼎鼎的“脉冲星之母”。

1943年,贝尔出生于英国。父亲是一名建筑师,喜欢阅读,有次带了一本关于天文学的书回家。贝尔看后便沉迷其中,还萌生了长大后做天文学家的念头。

然而那时,她所就读的小学并不允许女孩上科学课。万幸的是,贝尔的父母没有忽视她的沮丧,极力向学校争取,最终打破规则。期末考试时,贝尔拿到了第一名,向学校证明女孩也可以学好科学课。

但此后,贝尔的科学之路并非一帆风顺。在格拉斯哥大学读大三时,她是物理学专业唯一的女生,每当她走进教室时,男生们都会对她吹口哨、发出嘘声。

贝尔没有因此举步不前,但仍难免留下一些“阴影”。1965年,当她被剑桥大学录取为射电天文学系的研究生后,一度患上“冒名顶替综合征”。“我总担心剑桥大学是不是搞错了人?他们发现搞错后,可能就会把我开除。在他们开除我之前,我一定要尽最大的努力去学习”。

当时,她的导师安东尼·休伊什正在研究类星体。所谓类星体,就是一个极其明亮的星系核,其中心有一个超大质量黑洞。为了追踪到更多的类星体,休伊什带领贝尔等人建造了一台巨大的射电望远镜。依靠它,宇宙中传来的无线电信号可以被接收,并被记录在长卷纸上,生成类似心电图的曲线。

贝尔的任务是操作望远镜,每4天分析一次图纸上的信息。这不是一项轻松的工作——这架望远镜收集的信号很多,每天产生的曲线需要用30多米长的图纸来记录。

1967年11月的一天,贝尔注意到一个不寻常的信号。在121.8米长的图纸中,这个信号大约只占2.5厘米。很多人一不小心就会遗漏掉的细节,贝尔关注到了,并在这个信号旁边打了个问号。即便导师休伊什认为它只是电子干扰产生的,但贝尔坚持认为它值得关注。

一个月后,贝尔发现了第二个同样的脉冲信号。休伊什怀疑贝尔的设备设置错误,于是让别人用另一台射电望远镜去观测。当那台望远镜捕捉到同样的信号时,休伊什才确信:贝尔是对的。

1968年,在收集了足够多的数据后,师徒俩在《自然》杂志上发表了一篇介绍脉冲星的论文,瞬间引起全球天文学界的关注。

脉冲星是一种致密的球形物体,属于“中子星”家族,会从磁极发射辐射。由于其精确的脉冲,天文学家可以使用脉冲星作为地标来绘制宇宙地图,或利用脉冲星来测试爱因斯坦的广义相对论并探测引力波。因其是测试物理学、探测时空和研究宇宙黑暗区域的有力工具,脉冲星被认为是20世纪最重要的天文发现之一。

1967年,乔瑟琳·贝尔发现脉冲星。

然而,贝尔万万没想到,一些记者却区别对待她和休伊什:有关专业的问题,他们只找休伊什回答;采访贝尔时,他们只问她个人问题,比如她有过几个男朋友、头发是什么颜色……

1974年,休伊什因为发现脉冲星而获得诺贝尔物理学奖。这是该奖项首次颁发给天文学领域的科学家,但贝尔对这一突破性发现的贡献,一点也没有被提及。

当时有人认为,诺贝尔奖之所以没有颁给贝尔,就是因为诺贝尔委员会一向“冷落”女性。天体物理学家费里亚尔·奥泽尔说:“贝尔不仅帮忙建造了用于进行观测的阵列(即那台射电望远镜),也是那个首先注意到脉冲星信号的人。”不少人为贝尔鸣不平,认为她是“脉冲星之母”,诺贝尔奖将她排除在外是不公正的。

不过,贝尔本人倒是看得很开,“诺贝尔物理学奖第一次授予研究星星的人,这是一个巨大的突破。我很自豪是因为我的星星开创了这个先例”。

此后数十年,贝尔依然将热情倾注在天文学研究中。由于丈夫的工作变动,她和家人要经常搬家。每到一个新城市,她都要给距离最近的天文台写一封求职信,谋一份工作。她一边仰望星空,至今已发现约5000颗脉冲星;一边照顾家庭,如今她的儿子加文·伯内尔也是一名优秀的物理学家。

值得一提的是,贝尔曾数次到访中国。2017年,她来到贵州,大赞中国“天眼”(FAST)是捕获脉冲星的好“猎手”:“我希望它可以发现围绕黑洞旋转的脉冲星。如果FAST无法观测到这样的脉冲星,就没有其他望远镜可以做到了。”

这些年来,贝尔获得了非常多的荣誉:英国皇家天文学会会长、物理研究所所长、大英帝国司令勋章和女爵士勋章。2018年,她还获得了世界上目前奖金最高的科学类奖项——基础物理学特别突破奖,奖金为300万美元,以表彰她发现脉冲星这一杰出贡献。获奖后,她把奖金全部捐献给英国物理学会。

贝尔呼吁更多女性能参与到天体物理学研究中来。“应该鼓励更多女性参与科研,因为我们正在浪费很多科学天才。”她说,她要用自己的故事告诉人们,女性可以做科研,擅长做科研,而且享受做科研。

(作者单位:北京大学地球与空间科学学院)

编辑 许晔/美编 苑立荣/编审 张勉

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