Astronomy 版 (精华区)

发信人: ourus (我们的我们), 信区: Astronomy
标  题: 谁发现了脉冲星
发信站: 哈工大紫丁香 (2003年06月05日16:37:15 星期四), 站内信件

小绿人还是指示灯

　　仰望夜空就会发现，星星总是一眨一眨的。研究表明，这是由于大气层温度和
密度分布的不均匀引起的恒星闪烁现象。对于河外射电源来说，由于距离遥远，角
直径很小，并受到地球高层电离气体以及来自行星际空间电离气体的干扰，所以也
会出现类似恒星的那种闪烁现象。
 
　　英国剑桥大学休伊什（Anthony Hewish，1924-）研究小组发现，小角径的射
电源强度一般有0.1角秒的起伏。要消除这种起伏，就要建造高大的射电望远镜。
为此，他们于1967年建成一座庞大的射电望远镜，它的矩形天线为470米×45米，
由16×128（=2048）个偶极子构成，占地18，000平方米。洛弗尔（Bernard 
Lowell）爵士说，这是“科学史上代价最大的一次”。这架射电望远镜的灵敏度非
常高，这就为脉冲星的发现提供了良好的观测手段。

　　休伊什研究小组的射电观测人员中有一位女博士研究生，她的名字叫 S·J·
贝尔（S.Jocelyn Bell）。她从 1965年就参加了这个射电天文小组，并在此攻读
博士学位。安装这个庞大的天线阵也有她的功劳。

　　天线安装完毕后，为了撰写博士论文，贝尔要搜集足够的数据。所以，从
1967年7月份开始，每隔4天她就详细分析一遍400英尺的记录纸带（望远镜对整个
天空扫视一遍需4天时间）。由于这时与天线配套的计算机还未安装，所以要靠贝
尔的双眼，她要一英寸一英寸地审视记录纸带。这是一件非常枯燥的工作。贝尔既
要从纸带上分离出各种人为的无线电信号，又要把真正射电体发出的射电信号标示
出来。
 
　　在观测的过程中，细心的贝尔小姐发现了一系列奇怪的脉冲，这些脉冲的时间
间距精确的相等。她马上报告了他的导师。经过两人的讨论，决定用新安装的时间
分辨率很高的快速记录仪继续观测。

　　1967年11月28日，终于获得了清晰的连续脉冲图。脉冲周期极短，只有1.337
秒，而且周期非常稳定。脉冲随天体东升西落的视运动而移动，脉冲来自狐狸座方
向。这是什么脉冲讯号呢？为什么讯号周期这么短？为什么讯号周期这么稳定？一
个大胆的设想，想到了有理智的高级生命。是不是外星人在向我们打招呼？人们甚
至想：如果有这种外星人的话，它们一定是身材矮小，不需要从植物获得太阳能，
皮肤可能是绿色的。就这样，诞生了想像中的“小绿人”。这是多么诱人的推测，
这是多么鼓舞人的设想。

　　贝尔对“小绿人”的说法很不以为然，她为这种射电源起了一个有趣的名字—
—交通指示灯（Belisha Beacon）。她认为，这种射电天体有固定的位置，天线接
收的方向和速度也都不变，不像是LGM之所为。如果是LGM之所为，它们的行星运行
会影响信号的速度，进而产生所谓的“多普勒位移”，几个月的观测并未发现这种
效应。并且贝尔接着又发现3个辐射脉冲的天体，LGM不可能在4个相距如此遥远的
天体上同时使用同频段发射射电信号。

　　贝尔和休伊什等5人于1968年2月在《自然》杂志上发表了题为《对一个快速脉
动射电源的观测》的报道，文中对这种天体的性质作了尝试性解释，认为它可能是
一种白矮星或中子星。 

中子星的研究历程


　　关于中子星的研究可以追溯到30年代。1932年，英国物理学家查德威克（
James Chadwick，1891-1974）发现了中子，这在科学界引起了极大的反响。德国
物理学家海森堡（Werner Heisen－berg，1901-1976）和苏联物理学家伊凡宁柯（
1904-）据此对原子核的结构提出了新观点。据说，这一消息刚传到哥本哈根，只
有24岁的朗道（1908-1968）就提出了一种新天体——由中子构成的寒冷而致密的
天体。

　　1934年，著名天文学家巴德（Walter Baa-de，1893-1960）和超新星研究的专
家茨威基（Fritz Zwicky，1898-1974）通过天文观测各自独立地提出了中子星概
念。他们指出，超新星是普通恒星向中子星过渡的中介状态，这就把中子星同超新
星联系了起来。1939年，茨威基认为，著名的蟹状星云中可能存在有中子星。同年
，美国物理学家奥本海默（J.R.Oppenhei-mer，1904-1967）和他的学生沃尔柯夫
（Volk-off）也从理论上论证，中子星确实是存在的，并且具体提出了它的模型。


　　超新星爆发是彻底炸毁而荡然无存呢，还是留有什么样的遗骸呢？理论上的分
析仍有一定的不确定性。特别是关于中子星密度的假设，本来白矮星的密度就够高
了，中子星的密度还要更高。中子星的直径只有20千米左右，中心密度却可达10吨
／立方厘米，同原子核的密度差不多；况且，茨成基关于蟹状星云中心存在中子星
的假设也过于大胆和离奇了。

　　尽管中子星是可能存在的，但天文观测者对于寻找这样的天体的兴趣似乎并不
大。为此，理论家们只能将它束之高阁而冷落了几十年。可以辐射脉冲的星体的发
现才使中子星的假设得以证实。

　　其实早在50年代，有人在作天空背景巡视观测时，就几次记录到脉冲星辐射的
强脉冲信号，只是由于难以分辨而失之交臂。由此可见，脉冲星虽属偶然发现，但
也体现着一定的历史必然性。这不仅表现在理论上的预言，而且随着射电技术的改
进已经为这一发现创造了技术条件，特别是年青的贝尔在捕捉到这个非同寻常的机
遇时所表现的特有敏感性更为这一发现提供了保证。 

谁应该是脉冲星的发现者


　　脉冲星的发现为中子星和超新星的理论提供了观测上的证据，并为恒星演化理
论增加了重要的内容。如此重要的发现也引起了不少人的争议。有意思的是，争论
者并不包括贝尔本人。这也许是她太谦虚的缘故吧！
 
　　许多人认为，贝尔在发现脉冲星的过程中起到了关键的作用。英国焦德雷尔班
克射电天文台的天文学家史密斯在1968年就指出，脉冲星是贝尔发现的，但休伊什
在这一发现过程中发挥了重要的作用。

　　贾斯特罗在1969年指出，脉冲星发现的功劳应归于贝尔，而不提休伊什的名字
。较为谨慎的作者艾贝尔在他的《宇宙探索》一书中，最初对叙述脉冲星的发现过
程表现得很暖昧。但在80年代再版时则十分明朗，明确指出脉冲星的发现者就是贝
尔，“贝尔小姐在研究工作中作出了卓越的发现，为他的导师休伊什赢得了诺贝尔
物理奖，因为休伊什对新型天体的分析首先证实了它就是中子星”。此外，在介绍
著名天文学家的篇章中，也收入了贝尔的大名，使得她沐浴在哥白尼、牛顿、爱因
斯坦等巨星的辉光之中。

　　对这场争论的不同态度，也使得一些科学机构在为脉冲星发现者颁奖时采取了
不同的方法。比较突出的是1973年美国富兰克林学院颁发的迈克尔逊奖章和1974年
的诺贝尔奖。富兰克林学院注意到有关脉冲星发现的争论，为此进行了仔细地调查
，最后向贝尔和休伊什同时授奖。诺贝尔奖是国际上最具权威的奖，然而对脉冲星
发现过程了解得显然是不够的。它单独向休伊什授奖，而忽视了贝尔的重要贡献，
使这一次授奖显得很不公正。这是一次不应有的失误。

　　这样的失误是难于原谅的，难怪英国著名的天文学家霍伊尔爵士（Sir Fred 
Hoyle，1915-）为此而打抱不平，就在休伊什获得诺贝尔奖的第二年，伦敦《泰晤
士报》刊载了霍伊尔的谈话。他认为，贝尔应同休伊什共享诺贝尔奖，并对诺贝尔
奖委员会授奖前的调查工作欠周密提出了批评；他甚至把这次授奖看成是一桩“丑
闻”。霍伊尔认为，贝尔的发现是非常重要的，但她的老板竟把这一发现扣压半年
而不发表；同时老板却忙于盗窃这位姑娘的发现，或者从客观上讲就是一种盗窃。
后来，霍伊尔又写了一封解释性信件，他说：“对于贝尔小姐取得的成就，有一种
曲解的倾向。因为这项成就听起来是这样的简单，好像只是从大量的记录中找一找
就行了。其实，这项成就是她对以往的经验认为是不可能的现象重新加以认真考虑
的结果。”

休伊什的拙劣辩护


　　休伊什对1974年的诺贝尔奖有一种讳莫如深的隐情，他对贝尔的贡献很少提起
。据说，只是在1974年获得诺贝尔奖按惯例发表演说时，休伊什才提到了贝尔的工
作。对于霍伊尔的批评，休伊什也曾向《泰晤士报》写信作答。休伊什的意思是，
贝尔的工作是在使用他的望远镜，并在他的指导下完成的，而且是在他的指导下才
搞清楚新发现的星体的性质，之所以延迟发表论文，是为了进行必要的验证。

　　休伊什的辩护是拙劣的。美国康乃尔大学的天文学家戈尔德（Thomas Gold，
1920-）认为，休伊什的指导与脉冲星的发现毫不相干，他的观测指导与贝尔发现
的现象是根本不同的现象。戈尔德讲到，“他让贝尔去测定闪烁的射电源的位置，
但她注意到了另外一种信号，并按照自己的方法进行了跟踪”。事实也的确是如此
。按照贝尔的回忆，她于10月份发现脉冲星，后来为了证实它又花了一些时间。休
伊什从电话里听到贝尔的报告后，认为脉冲是人为的。接着，贝尔在圣诞节除夕到
凌晨的观测又发现了第二颗辐射脉冲的天体。休伊什到此才认真地对待这一发现，
并于1月中旬证实了贝尔发现的第二颗脉冲星。这段历史事实表明，贝尔作为脉冲
星的发现者是当之无愧的。

　　在休伊什获得诺贝尔奖之后，除了霍伊尔和戈尔德等人的批评之外，还有一些
人从正面或侧面对这次颁奖进行批评。西普门（Hanry L．Shipman）在他的《黑洞
，类星体和宇宙》一书中对脉冲星发现过程的论述，只提贝尔，而回避了休伊什和
他获得的诺贝尔奖。更为有趣的是，著名天文学家曼彻斯特尔（R.N.Man-chester
）和泰勒（J.H.Taylor）在《脉冲星》（1977年版本）一书的扉页上写道：“献给
乔丝琳·贝尔，没有她的聪慧和百折不挠，我们是无法分享到研究脉冲星的幸运的
。”这里的赞语是对贝尔的诚实和勤奋的称颂，同时也是对1974年颁发诺贝尔奖时
的不公正暗含着的批评。如此多的议论，除了对颁发诺贝尔奖不够庄重提出了批评
，对休伊什的批评也是显而易见的。 

“物质化”背景下的科学活动


　　科学活动是一种创造性的认识活动，从进行这种活动所需要的能力来看，它的
突出特点是，研究的主体要知识宽厚，思维活跃，反应敏捷，因而本质上是一种智
力活动。由于科学活动已成为一种社会性活动，它是在相互交流和相互制约的环境
中展开的。在这种活动中，也有点儿像工场中的工人和技师的劳作情况，他们中许
多人都是一种“师傅”和“徒弟”的关系。旧式的师徒关系往往表现为，师傅要传
授一般的操作技能和知识，徒弟在接受这些技能和知识的同时要作出一些贡献，借
此作为对接受技能和知识的有价偿付。在现代的条件下，传统产业中的师徒关系还
残留着某些痕迹。有趣的是，在科学共同体中也部分存在着类似的关系。这种关系
，一方面使知识体系和研究活动得以继承和发展，另一方面又使科学共同体本身得
以保持和延续。

　　融洽的师徒关系不仅提供着良好的研究环境，而且也的确促进着科学事业的发
展，例如，巴罗与牛顿，卢瑟福与玻尔，玻尔与“他的孩子”等。但是英国的休伊
什与诺贝尔基金委员会的所作所为，引起的争论却不同于上述的例证。美国的布劳
德（W.Br-oad）和韦德（N.-Wade）曾一针见血地指出：“以往的师徒关系是建立
在智力上的互相关心和取长补短，但在今天，则常常是为了得到诸如设备和研究经
费这样的物质需要把他们连接在一起的。从发现脉冲星的例子中就可以看出这种完
全的物质化关系所导致的种种弊病。”布劳德和韦德的话是非常恰当的。

　　这种“物质化”的关系必然带来一些不公正的东西，其中之一是对优先权的“
歪曲”。美国科学社会学家默顿（RobrtK.Me-rton）提出了“现代科学的精神气质
”，其中之一是“公有性”，即对科学成果的共有性或共享性。科学知识是人类共
有的财富，科学家从法律上得到的权利是有限的。通常，优先权是这有限权利的一
部分，它标志着对科学发现的社会承认或（主要是）同行承认。

　　现代科学研究的成果多以文字发表在科学杂志上，为同行承认的科学成果多是
通过阅读这类杂志了解到的。然而，像上面所说的，师徒关系的“物质化”使署名
也发生了异常。脉冲星的发现就是一个典型的例证。他们在1968年发表文章（这是
休伊什获取诺贝尔奖的根据）时，由于“徒弟”的无偿付出，休伊什“理所当然地
”处于署名中的第一位置。像他自己所说的，因为贝尔使用的是他的望远镜。然而
，这却给外界一种假象，即休伊什是脉冲星的主要发现者，其他人则只是研究小组
的成员而已。这种做法基本上是对脉冲星发现的优先权的独占，借此他又“理所当
然地”获得了“同行承认”。这也就是霍伊尔等人对此颇为不满的原因。此外，脉
冲星发现的优先权所以未引起更加尖锐的争论，还有赖于贝尔的谦逊和礼让，这也
获得许多同行对贝尔良好的道德修养的钦佩。

　　师徒关系的“物质化”还使科学界师徒之间的智力结合或智力互补受到影响。
由于实验研究小组的领导可以支配设备和经费，它可与徒弟进行一种类似金钱与智
能的交易，以分享后者的研究成果。特别是当老板难以完成某一项目或任务时，他
可能会设法去挖掘部下智力上的优势，使之得以圆满完成。也许这还不算坏，悲剧
往往是他的部下失去的太多。贝尔的悲剧也正在于此。

　　这种“物质化”与科学研究的无私利性是背道而驰的。无私利性是“把科学家
的行为影响到关心真理的方向上，最后将带给科学家相应的承认”。

　　一般来说，休伊什获得诺贝尔奖的不公正性还表现在，他在最初对研究采取了
不适当的“保密”措施。甚至在同行的催促下，他在1968年2月的文章中只公开了
一颗脉冲星，却将另外3颗脉冲星隐瞒起来。其目的显然是为了万无一失地取得优
先权，同时也为了对他们的发现进行一定的“垄断”。在30年代末和40年代初，一
些科学家为了防止纳粹德国获得有关链式反应的资料，提出了在英法美等国家实行
“保密”措施的想法。尽管理由是比较充分的，但是，还是有不少科学家（主要是
法国的科学家）对此进行抵制。原因很简单：这不符合科学研究的惯例，不符合无
私利的原则。由此可见，休伊什的“保密”是违背科学研究的基本原则的。 

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