脈沖星發(fā)現(xiàn)的奇特經(jīng)歷是這樣的：1967年的一個夏日，劍橋大學射電天文臺正在進行星空無線電信號流量變化研究，即射電閃爍，負責執(zhí)行望遠鏡觀測和數(shù)據(jù)分析的科研人員是一位來自愛爾蘭的女博士研究生，名字叫喬瑟琳·貝爾（Jocelyn Bell）。她夜以繼日地工作，在大量并紛亂的記錄紙帶上仔細摸索射電閃爍信號的特征，這是太陽系帶電介質干擾星空無線電傳播的結果，其流量呈現(xiàn)出秒量級的準周期變化。此現(xiàn)象可以類比于“天上的星星在眨眼”，這源于地球大氣層擾動引發(fā)的光學波段的閃爍。然而，貝爾偶然察覺到一個奇怪而且周期極其規(guī)則的“干擾”信號，每隔1.33秒的精準時間的脈沖信號。這令她十分詫異，難道宇宙的“心電圖”存在“人為故意”的鐘表準時效應？得知這一令人難以置信的觀測分析，她的導師安東妮·休伊什(Antony Hewish)曾猜想這可能是外星人——“小綠人”——發(fā)出的摩爾斯電碼，在向地球呼叫。然而，進一步查找觀測數(shù)據(jù)表明，這個脈沖信號的頻率極其精確。接下來，貝爾和同事又發(fā)現(xiàn)不同天區(qū)的另外3個周期各異的脈沖信號源，這排除了外星人信號，因為不可能有三個“小綠人”在不同方向、同時向地球發(fā)射不同的脈沖信號。再經(jīng)過射電望遠鏡的色散測量，貝爾得出脈沖星距離地球大約是幾萬光年，這意味著脈沖信號源于銀河系起源的天體。經(jīng)過一番努力，貝爾和休伊什在英國《自然》雜志上發(fā)表了脈沖星發(fā)現(xiàn)的論文，并認為脈沖星就是物理學家預言的超級致密的中子星。消息很快轟動了國際科學界，這被譽為20世紀天文學的四大發(fā)現(xiàn)之一，為天文學和天體物理研究開辟了新的領域，而且對現(xiàn)代物理學的驗證產(chǎn)生了深遠影響。

　　脈沖星為什么是宇宙的燈塔和空間天然實驗室

　　50年來，天文學家已經(jīng)觀測到2700多顆各種類型的脈沖星，它們是轉動的中子星，而最快轉動的周期居然達到毫秒量級，1.4毫秒?，F(xiàn)在已知，中子星是大質量恒星的演化產(chǎn)物，相當于十幾個太陽的恒星在其核能燃燒耗盡以后，將經(jīng)歷超新星爆發(fā)，其間星體的核心部分塌縮成高度致密的中子星，其質量相當于一個太陽，而半徑只有約10千米。形象地比喻，中子星相當于太陽系的全部質量壓縮到北京市區(qū)的范圍。其密度驚人地高，一個乒乓球大小的中子星物質相當于喜馬拉雅山的質量！其磁場也是超高，達到萬億高斯，是地磁場的萬億倍。所以，脈沖星可以作為天然的實驗室，用來檢驗極端物理環(huán)境下的物質運動規(guī)律，諸如驗證強引力場的愛因斯坦廣義相對論效應，包括通過測量脈沖星雙星系統(tǒng)來驗證引力波。中子星的高度致密物質物態(tài)還是檢驗核物理理論的極佳場所，其強磁場導致的電磁輻射現(xiàn)象也是等離子體物理的研究領域。

　　脈沖星為什么發(fā)射脈沖信號？研究發(fā)現(xiàn)，電磁輻射來自于其強磁場的極冠區(qū)，當中子星轉動時，磁極冠發(fā)出的電磁信號像海岸上的燈塔一樣，掃過星空。每當脈沖星輻射掃過地球，地面的射電望遠鏡就收到一個信號，因此天文學家記錄到像“心電圖”一樣的系列脈沖。此外，脈沖星的轉動是高度穩(wěn)定的，其周期變慢一秒大約需要千萬年時間，這與實驗室制備的氫原子鐘一樣穩(wěn)定，堪稱宇宙最精準的鐘或“宇宙燈塔”?；谶@一性質，脈沖星可以作為導航時間信標參考。不久前我國發(fā)射的脈沖星導航試驗衛(wèi)星XPNAV-1就是應用案例。50年來的觀測表明，脈沖星在射電、紅外、可見光、紫外、X射線和γ射線等多個電磁波頻段產(chǎn)生輻射，為此天文學家在地面和太空設置了大量的探測設備，用于監(jiān)測和研究其運動和演化性質，例如：在我國貴州已經(jīng)落成的500米口徑射電望遠鏡（FAST）。這一方面提升人類認識宇宙的能力，另一方面，通過這些高科技設施和裝置的建設，提升我國工業(yè)體系的現(xiàn)代化能力。

　　脈沖星發(fā)現(xiàn)與諾貝爾獎委員會的失誤

　　戲劇性的科學發(fā)現(xiàn)只是故事的開頭，隨之而來的是脈沖星發(fā)現(xiàn)者的榮譽歸屬爭議。舉世成就與諾貝爾獎委員會的是非恩怨竟然成為世界輿論焦點話題。1974年，休伊什教授因發(fā)現(xiàn)脈沖星獨自享受了諾貝爾物理學獎，此事件引起了科學界和英國媒體的軒然大波，這被認為是諾貝爾獎歷史上最不公平的結果之一，以至于媒體將其調(diào)侃為“名副其實的諾貝爾獎”，其英文表述耐人尋味“The No Bell-No bel Prize”，即“沒有貝爾的諾貝爾獎”。

　　脈沖星發(fā)現(xiàn)的皇冠只戴在導師的頭上，這完全忽略了學生貝爾的貢獻。英國著名天文學家霍伊爾爵士（Sir Fred Hoyle）在倫敦《泰晤士報》發(fā)表談話，“貝爾應同休伊什共享諾獎，諾獎委員會授獎前的調(diào)查工作欠周密?！被粢翣栠€認為，這是諾獎歷史上一樁丑聞、性別歧視案，貝爾的貢獻非常重要，但她的老板竟把這一發(fā)現(xiàn)的原始資料扣壓了半年，從客觀上講就是一種盜竊。更有學者調(diào)侃，“貝爾小姐做出的卓越發(fā)現(xiàn)，讓她的導師休伊什贏得了諾貝爾物理學獎?！狈泊嗽u論，不勝枚舉?；厥淄拢叫亩?，作為導師的休伊什獲得諾貝爾獎并無爭議，但貝爾失去殊榮，卻令人感到惋惜。如果沒有貝爾對“干擾”信號一絲不茍的追究，他們可能錯過脈沖星的發(fā)現(xiàn)。

　　不久前貝爾訪問北京期間，筆者與她談起脈沖星的發(fā)現(xiàn)經(jīng)歷和對諾貝爾獎的看法時，她感慨地說，在上世紀60年代，英國存在導師忽視學生科學貢獻的傾向，特別是針對女學生欠缺公正待遇。1993年，兩位美國天文學家因發(fā)現(xiàn)脈沖星雙星并間接驗證引力波而榮獲諾貝爾獎時，這次諾獎委員會格外小心，特別邀請她參加了頒獎儀式，算是一種補償吧。發(fā)現(xiàn)脈沖星后，她和休伊什沒有再合作，直到1983年，他們才在一次國際會議上相見，并握手言和。在2007年紀念脈沖星發(fā)現(xiàn)40年的國際會議上，他們一起出席會議，在大會開幕式上，與會者全體起立鼓掌向貝爾致敬。雖然錯失諾貝爾物理學獎，她榮獲了多項世界級科學獎、諸多獎章和頭銜，并被學術界尊稱為“脈沖星之母”。她至今依然繁忙，擔任各種社會公職，儼然英國的“科學大使”。她曾擔任英國皇家物理學會會長、英國皇家天文學會會長，被英國伊麗莎白女王授予“女爵士”頭銜，2014年起擔任愛丁堡皇家學會會長。貝爾女士多次來華訪問，一直關注我國500米口徑射電望遠鏡的建設，并給予科技指導意見。2012年，她在北京參加國際天文學大會期間，受到時任國家副主席習近平的接見。她為此深感榮幸地說，一個大國領袖親自參加科學會議，這不僅是科學家的榮譽，也讓世界感受到一個大國為人類科學事業(yè)竭誠奉獻的態(tài)度和熱情。

（作者系中國科學院國家天文臺研究員）