“脈沖星之母”，抓住宇宙的信號

“憑什么只有男孩可以選修科學(xué)，女孩卻只能學(xué)習(xí)烹飪和縫紉？”上世紀(jì)50年代，當(dāng)小學(xué)生喬瑟琳·貝爾提出這個質(zhì)疑時，沒人想到，她日后會成為大名鼎鼎的“脈沖星之母”。

1943年，貝爾出生于英國。父親是一名建筑師，喜歡閱讀，有次帶了一本關(guān)于天文學(xué)的書回家。貝爾看后便沉迷其中，還萌生了長大后做天文學(xué)家的念頭。

然而那時，她所就讀的小學(xué)并不允許女孩上科學(xué)課。萬幸的是，貝爾的父母沒有忽視她的沮喪，極力向?qū)W校爭取，最終打破規(guī)則。期末考試時，貝爾拿到了第一名，向?qū)W校證明女孩也可以學(xué)好科學(xué)課。

但此后，貝爾的科學(xué)之路并非一帆風(fēng)順。在格拉斯哥大學(xué)讀大三時，她是物理學(xué)專業(yè)唯一的女生，每當(dāng)她走進(jìn)教室時，男生們都會對她吹口哨、發(fā)出噓聲。

貝爾沒有因此舉步不前，但仍難免留下一些“陰影”。1965年，當(dāng)她被劍橋大學(xué)錄取為射電天文學(xué)系的研究生后，一度患上“冒名頂替綜合征”?！拔铱倱?dān)心劍橋大學(xué)是不是搞錯了人？他們發(fā)現(xiàn)搞錯后，可能就會把我開除。在他們開除我之前，我一定要盡最大的努力去學(xué)習(xí)”。

當(dāng)時，她的導(dǎo)師安東尼·休伊什正在研究類星體。所謂類星體，就是一個極其明亮的星系核，其中心有一個超大質(zhì)量黑洞。為了追蹤到更多的類星體，休伊什帶領(lǐng)貝爾等人建造了一臺巨大的射電望遠(yuǎn)鏡。依靠它，宇宙中傳來的無線電信號可以被接收，并被記錄在長卷紙上，生成類似心電圖的曲線。

貝爾的任務(wù)是操作望遠(yuǎn)鏡，每4天分析一次圖紙上的信息。這不是一項輕松的工作——這架望遠(yuǎn)鏡收集的信號很多，每天產(chǎn)生的曲線需要用30多米長的圖紙來記錄。

1967年11月的一天，貝爾注意到一個不尋常的信號。在121.8米長的圖紙中，這個信號大約只占2.5厘米。很多人一不小心就會遺漏掉的細(xì)節(jié)，貝爾關(guān)注到了，并在這個信號旁邊打了個問號。即便導(dǎo)師休伊什認(rèn)為它只是電子干擾產(chǎn)生的，但貝爾堅持認(rèn)為它值得關(guān)注。

一個月后，貝爾發(fā)現(xiàn)了第二個同樣的脈沖信號。休伊什懷疑貝爾的設(shè)備設(shè)置錯誤，于是讓別人用另一臺射電望遠(yuǎn)鏡去觀測。當(dāng)那臺望遠(yuǎn)鏡捕捉到同樣的信號時，休伊什才確信：貝爾是對的。

1968年，在收集了足夠多的數(shù)據(jù)后，師徒倆在《自然》雜志上發(fā)表了一篇介紹脈沖星的論文，瞬間引起全球天文學(xué)界的關(guān)注。

脈沖星是一種致密的球形物體，屬于“中子星”家族，會從磁極發(fā)射輻射。由于其精確的脈沖，天文學(xué)家可以使用脈沖星作為地標(biāo)來繪制宇宙地圖，或利用脈沖星來測試愛因斯坦的廣義相對論并探測引力波。因其是測試物理學(xué)、探測時空和研究宇宙黑暗區(qū)域的有力工具，脈沖星被認(rèn)為是20世紀(jì)最重要的天文發(fā)現(xiàn)之一。

然而，貝爾萬萬沒想到，一些記者卻區(qū)別對待她和休伊什：有關(guān)專業(yè)的問題，他們只找休伊什回答；采訪貝爾時，他們只問她個人問題，比如她有過幾個男朋友、頭發(fā)是什么顏色……

1974年，休伊什因為發(fā)現(xiàn)脈沖星而獲得諾貝爾物理學(xué)獎。這是該獎項首次頒發(fā)給天文學(xué)領(lǐng)域的科學(xué)家，但貝爾對這一突破性發(fā)現(xiàn)的貢獻(xiàn)，一點也沒有被提及。

當(dāng)時有人認(rèn)為，諾貝爾獎之所以沒有頒給貝爾，就是因為諾貝爾委員會一向“冷落”女性。天體物理學(xué)家費里亞爾·奧澤爾說：“貝爾不僅幫忙建造了用于進(jìn)行觀測的陣列（即那臺射電望遠(yuǎn)鏡），也是那個首先注意到脈沖星信號的人。”不少人為貝爾鳴不平，認(rèn)為她是“脈沖星之母”，諾貝爾獎將她排除在外是不公正的。

不過，貝爾本人倒是看得很開，“諾貝爾物理學(xué)獎第一次授予研究星星的人，這是一個巨大的突破。我很自豪是因為我的星星開創(chuàng)了這個先例”。

此后數(shù)十年，貝爾依然將熱情傾注在天文學(xué)研究中。由于丈夫的工作變動，她和家人要經(jīng)常搬家。每到一個新城市，她都要給距離最近的天文臺寫一封求職信，謀一份工作。她一邊仰望星空，至今已發(fā)現(xiàn)約5000顆脈沖星；一邊照顧家庭，如今她的兒子加文·伯內(nèi)爾也是一名優(yōu)秀的物理學(xué)家。

值得一提的是，貝爾曾數(shù)次到訪中國。2017年，她來到貴州，大贊中國“天眼”（FAST）是捕獲脈沖星的好“獵手”：“我希望它可以發(fā)現(xiàn)圍繞黑洞旋轉(zhuǎn)的脈沖星。如果FAST無法觀測到這樣的脈沖星，就沒有其他望遠(yuǎn)鏡可以做到了。”

這些年來，貝爾獲得了非常多的榮譽：英國皇家天文學(xué)會會長、物理研究所所長、大英帝國司令勛章和女爵士勛章。2018年，她還獲得了世界上目前獎金最高的科學(xué)類獎項——基礎(chǔ)物理學(xué)特別突破獎，獎金為300萬美元，以表彰她發(fā)現(xiàn)脈沖星這一杰出貢獻(xiàn)。獲獎后，她把獎金全部捐獻(xiàn)給英國物理學(xué)會。

貝爾呼吁更多女性能參與到天體物理學(xué)研究中來。“應(yīng)該鼓勵更多女性參與科研，因為我們正在浪費很多科學(xué)天才?！彼f，她要用自己的故事告訴人們，女性可以做科研，擅長做科研，而且享受做科研。

（作者單位：北京大學(xué)地球與空間科學(xué)學(xué)院）

編輯 許曄/美編 苑立榮/編審 張勉