论文部分内容阅读
一年一度的诺贝尔奖无疑是科学界最重要的奖项，然而，任何评奖都很难做到尽善尽美，诺贝尔奖的评选也会出现争议。
回顾历年诺贝尔奖的评选，1974年，英国女天文学家乔瑟琳·贝尔错失诺贝尔物理学奖的戏剧性经历，可以说是科学史上最不公平的一次颁奖。如今，诺贝尔奖刚刚颁布，余热未消，乔瑟琳·贝尔的人生故事此时听来，不失为我们理解诺贝尔奖的另一扇窗口。
做苦工的博士生
1965年，年轻的乔瑟琳·贝尔从格拉斯哥大学物理系毕业，来到剑桥大学继续攻读博士学位。出于对天文学的兴趣，她选择了天文学家安东尼·休伊什作为自己的导师。
5年前，天文学家在茫茫星海中发现了类星体，这类天体距离地球非常遥远，体积比星系小很多，却能够发出比星系明亮千倍的射电波段（主要是无线电波）的辐射。而且，类星体与恒星不同，其辐射闪烁不定，天文学性质十分怪异。许多天文学家对类星体很感兴趣，休伊什也不例外，他申请了一笔科研经费，打算建造一架大型射电望远镜，来观测闪烁的类星体。乔瑟琳初来剑桥，就赶上休伊什的科研项目启动，她便成为了建造射电望远镜的主力军。
在当时，射电天文学刚刚兴起，射电望远镜是一种新鲜玩意，建造起来颇费力气。为了接收、捕捉不可见的射电辐射，射电望远镜需要使用金属天线。当来自太空的无线电波与天线相遇时，金属天线会产生震荡电流，这些电流被放大后记录下来，就可以进行处理。天线越长，金属截取的无线电波就越多，产生的振荡电流也就越大。因此，休伊什计划中的射电望远镜，其实主要是一片广阔的天线网阵——网阵占地面积达到了1.8万平方米，网阵中立起1000多个3米高的柱子，支撑着共120千米长的天线。整套天线网阵随着地球的自转，就可以扫描天空中的一片区域。
乔瑟琳日日与钳子、锤子、扳手为伴，用了两年的时间，把这120千米长的天线正确地连接起来，并为之装配了精密的信号放大器和信号接收器。1967年7月，这架自制望远镜正式投入使用。乔瑟琳做了两年艰苦的体力劳动后，终于有条件做些脑力劳动了。
遥远星空的“小绿人”
射电望远镜已就位，接下来的工作自然是用它扫描天空，获取观测数据。在20世纪60年代，用计算机做数据处理尚未成为主流，并且考虑到有些数据需要人脑分析才能发现其意义所在，乔瑟琳便使用图表记录机器将观测数据打印在纸上，然后人工处理、分析。这样的工作常常是枯燥的。记录在纸上的天文数据充满了上下振动的曲线，长得就像心电图一样，机器将数据源源不断地绘制出来，长达数千米的记录纸很快装满了纸盒。贝尔每日竭尽所能地逐页处理，也只能处理数米“心电图”。繁重的工作持续了一个月，乔瑟琳陷入了汪洋大海般的数据中，但她没有头昏脑涨，反而头脑出奇地清醒。
1967年8月6日，乔瑟琳在图表记录机器打出的曲线中发现了不同寻常的东西。在100多米长的数据带上，有一段1厘米左右的奇怪图案会周期性地出现，乔瑟琳形象地称这种图案为“后颈”，它意味着一种神秘的脉冲信号正有规律地每隔1.33秒重复地出现。乔瑟琳无法解释这种信号，她找到了休伊什，说数据中有“一些稀奇的东西”。休伊什看过之后，凭借经验迅速做出了结论，认为那不过是天空某种人造飞行器（比如卫星）发出的干扰信号。
但乔瑟琳并不太确信休伊什给出的解释，她决定继续跟踪下去。随后的数周，在同一时间、同一天空区域，相同的神秘脉冲信号再次出现。很快，乔瑟琳确定该信号来自于太阳系外，不是地球飞行器所为。这么规律的信号在天文观测中还从来没有过先例，乔瑟琳不禁怀疑，莫非是有外星人正在给地球发信息？于是，她根据科幻电影中外星人惯常的形象把这个信号命名为“小绿人”。
乔瑟琳很懊恼，她一门心思只想尽快收集到足够的类星体数据，以便能够完成博士论文，没想到“小绿人”会冒出来捣乱，让她产生困扰。休伊什决定召集科学界的大人物开会，商议如果真的发现外星人该如何知会政府、告知公众。乔瑟琳则回到办公室，继续埋头分析她的纸堆。
功夫不负有心人，乔瑟琳在纸堆中又找出了另外3组类似的脉冲信号，分别来自完全不同的太空方位。这让乔瑟琳确信，“小绿人”不会是外星人的信号，因为彼此相距遥远的4种外星人不可能不约而同地采用同样的方式来联络地球人。至此，萦绕在贝尔心头的疑问被解开了：如果信号来源不是外星人，那一定是一种全新的天体，而自己则有幸第一次发现了它们。
1968年1月，一篇题为“快速脉冲射电源的观察报告”的论文投递给了《自然》杂志，乔瑟琳是第二作者，休伊什作为导师，是第一作者（如果按照如今的习惯，乔瑟琳毫无疑问是第一作者），仅仅两周后，论文就发表了。天文学界有如一石激起千层浪，引得科学家提出许多理论来解释“小绿人”的源头。1968年，美国天文学家托马斯·戈尔德的中子星理论最终得到了共识，即，乔瑟琳和休伊什发现的信号来自中子星，而且信号呈现一闪一闪的脉冲形式，是由于中子星高速自转而引起的。
所以，乔瑟琳和休伊什发现的脉冲星被确认为中子星，这被认为是20世纪射电天文学四大发现之一，其他三个重大发现是类星体、微波背景辐射和星际分子。这一年，乔瑟琳也顺利地通过了毕业论文的答辩，拿到了博士学位。
没有贝尔的诺贝尔奖
离开剑桥大学后，乔瑟琳突然从天文学界销声匿迹，不见了踪影。原来，1968年，乔瑟琳结婚了，她的丈夫是政府部门的工作人员，常常到处调动。婚后，乔瑟琳随着丈夫在英国各地迁来迁去，偶尔做点兼职教学，不再涉足科学研究，渐渐被许多人淡忘。
6年后，英国科学家马丁·赖尔和休伊什共同获得诺贝尔物理学奖，前者由于改进了射电望远镜获奖，休伊什因为发现脉冲星获奖，而事实上最先发现脉冲星的乔瑟琳，则被排除在获奖名单之外。由于乔瑟琳的落选，那一届诺贝尔奖引起了国际天文学界巨大的争议，被称为“没有贝尔的诺贝尔奖”。此后的幾十年间，乔瑟琳不断被问起自己对错失诺贝尔奖的看法，然而她本人并不愿意卷入到争议之中，很少表态。
尽管乔瑟琳被诺贝尔奖忽视，天文学界仍然将她誉为“脉冲星之母”。2018年9月6日，乔瑟琳获得了科学界奖金最丰厚的奖项——“基础物理学特别突破奖”，奖金300万美元。这或许算是对乔瑟琳的一种补偿吧。
回顾历年诺贝尔奖的评选，1974年，英国女天文学家乔瑟琳·贝尔错失诺贝尔物理学奖的戏剧性经历，可以说是科学史上最不公平的一次颁奖。如今，诺贝尔奖刚刚颁布，余热未消，乔瑟琳·贝尔的人生故事此时听来，不失为我们理解诺贝尔奖的另一扇窗口。
做苦工的博士生
1965年，年轻的乔瑟琳·贝尔从格拉斯哥大学物理系毕业，来到剑桥大学继续攻读博士学位。出于对天文学的兴趣，她选择了天文学家安东尼·休伊什作为自己的导师。
5年前，天文学家在茫茫星海中发现了类星体，这类天体距离地球非常遥远，体积比星系小很多，却能够发出比星系明亮千倍的射电波段（主要是无线电波）的辐射。而且，类星体与恒星不同，其辐射闪烁不定，天文学性质十分怪异。许多天文学家对类星体很感兴趣，休伊什也不例外，他申请了一笔科研经费，打算建造一架大型射电望远镜，来观测闪烁的类星体。乔瑟琳初来剑桥，就赶上休伊什的科研项目启动，她便成为了建造射电望远镜的主力军。
在当时，射电天文学刚刚兴起，射电望远镜是一种新鲜玩意，建造起来颇费力气。为了接收、捕捉不可见的射电辐射，射电望远镜需要使用金属天线。当来自太空的无线电波与天线相遇时，金属天线会产生震荡电流，这些电流被放大后记录下来，就可以进行处理。天线越长，金属截取的无线电波就越多，产生的振荡电流也就越大。因此，休伊什计划中的射电望远镜，其实主要是一片广阔的天线网阵——网阵占地面积达到了1.8万平方米，网阵中立起1000多个3米高的柱子，支撑着共120千米长的天线。整套天线网阵随着地球的自转，就可以扫描天空中的一片区域。
乔瑟琳日日与钳子、锤子、扳手为伴，用了两年的时间，把这120千米长的天线正确地连接起来，并为之装配了精密的信号放大器和信号接收器。1967年7月，这架自制望远镜正式投入使用。乔瑟琳做了两年艰苦的体力劳动后，终于有条件做些脑力劳动了。
遥远星空的“小绿人”
射电望远镜已就位，接下来的工作自然是用它扫描天空，获取观测数据。在20世纪60年代，用计算机做数据处理尚未成为主流，并且考虑到有些数据需要人脑分析才能发现其意义所在，乔瑟琳便使用图表记录机器将观测数据打印在纸上，然后人工处理、分析。这样的工作常常是枯燥的。记录在纸上的天文数据充满了上下振动的曲线，长得就像心电图一样，机器将数据源源不断地绘制出来，长达数千米的记录纸很快装满了纸盒。贝尔每日竭尽所能地逐页处理，也只能处理数米“心电图”。繁重的工作持续了一个月，乔瑟琳陷入了汪洋大海般的数据中，但她没有头昏脑涨，反而头脑出奇地清醒。
1967年8月6日，乔瑟琳在图表记录机器打出的曲线中发现了不同寻常的东西。在100多米长的数据带上，有一段1厘米左右的奇怪图案会周期性地出现，乔瑟琳形象地称这种图案为“后颈”，它意味着一种神秘的脉冲信号正有规律地每隔1.33秒重复地出现。乔瑟琳无法解释这种信号，她找到了休伊什，说数据中有“一些稀奇的东西”。休伊什看过之后，凭借经验迅速做出了结论，认为那不过是天空某种人造飞行器（比如卫星）发出的干扰信号。
但乔瑟琳并不太确信休伊什给出的解释，她决定继续跟踪下去。随后的数周，在同一时间、同一天空区域，相同的神秘脉冲信号再次出现。很快，乔瑟琳确定该信号来自于太阳系外，不是地球飞行器所为。这么规律的信号在天文观测中还从来没有过先例，乔瑟琳不禁怀疑，莫非是有外星人正在给地球发信息？于是，她根据科幻电影中外星人惯常的形象把这个信号命名为“小绿人”。
乔瑟琳很懊恼，她一门心思只想尽快收集到足够的类星体数据，以便能够完成博士论文，没想到“小绿人”会冒出来捣乱，让她产生困扰。休伊什决定召集科学界的大人物开会，商议如果真的发现外星人该如何知会政府、告知公众。乔瑟琳则回到办公室，继续埋头分析她的纸堆。
功夫不负有心人，乔瑟琳在纸堆中又找出了另外3组类似的脉冲信号，分别来自完全不同的太空方位。这让乔瑟琳确信，“小绿人”不会是外星人的信号，因为彼此相距遥远的4种外星人不可能不约而同地采用同样的方式来联络地球人。至此，萦绕在贝尔心头的疑问被解开了：如果信号来源不是外星人，那一定是一种全新的天体，而自己则有幸第一次发现了它们。
1968年1月，一篇题为“快速脉冲射电源的观察报告”的论文投递给了《自然》杂志，乔瑟琳是第二作者，休伊什作为导师，是第一作者（如果按照如今的习惯，乔瑟琳毫无疑问是第一作者），仅仅两周后，论文就发表了。天文学界有如一石激起千层浪，引得科学家提出许多理论来解释“小绿人”的源头。1968年，美国天文学家托马斯·戈尔德的中子星理论最终得到了共识，即，乔瑟琳和休伊什发现的信号来自中子星，而且信号呈现一闪一闪的脉冲形式，是由于中子星高速自转而引起的。
所以，乔瑟琳和休伊什发现的脉冲星被确认为中子星，这被认为是20世纪射电天文学四大发现之一，其他三个重大发现是类星体、微波背景辐射和星际分子。这一年，乔瑟琳也顺利地通过了毕业论文的答辩，拿到了博士学位。
没有贝尔的诺贝尔奖
离开剑桥大学后，乔瑟琳突然从天文学界销声匿迹，不见了踪影。原来，1968年，乔瑟琳结婚了，她的丈夫是政府部门的工作人员，常常到处调动。婚后，乔瑟琳随着丈夫在英国各地迁来迁去，偶尔做点兼职教学，不再涉足科学研究，渐渐被许多人淡忘。
6年后，英国科学家马丁·赖尔和休伊什共同获得诺贝尔物理学奖，前者由于改进了射电望远镜获奖，休伊什因为发现脉冲星获奖，而事实上最先发现脉冲星的乔瑟琳，则被排除在获奖名单之外。由于乔瑟琳的落选，那一届诺贝尔奖引起了国际天文学界巨大的争议，被称为“没有贝尔的诺贝尔奖”。此后的幾十年间，乔瑟琳不断被问起自己对错失诺贝尔奖的看法，然而她本人并不愿意卷入到争议之中，很少表态。
尽管乔瑟琳被诺贝尔奖忽视，天文学界仍然将她誉为“脉冲星之母”。2018年9月6日，乔瑟琳获得了科学界奖金最丰厚的奖项——“基础物理学特别突破奖”，奖金300万美元。这或许算是对乔瑟琳的一种补偿吧。