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撰文 戚译引

2018 年 9 月 6 日，科学突破奖（Breakthrough Prizes）基础物理学奖评选委员会宣布，将基础物理学奖特别奖授予英国天体物理学家乔瑟琳·贝尔·伯奈尔（Jocelyn Bell Burnell），表彰她在 1967 年对发现脉冲星作出的关键贡献，和她在在科学界所发挥的积极领导作用，奖金为 300 万美元。

图片来源：Jocelyn Bell Burnell/Breakthrough Prizes

得知获奖的消息，贝尔·伯奈尔十分激动。她说：“我得承认当时我完全说不出话来。我做梦都没想过会发生这样的事情。我真是大吃一惊。”

她已经决定将奖金捐给英国物理学会（Institute of Physics），为那些被忽视的年轻学者提供支持。她说：“发现脉冲星的故事之所以会是这样，很大程度上是因为我属于少数群体，当时又是个博士生。增加物理学中的多样性能够引发一系列好的影响。“

脉冲星的发现

脉冲星是宇宙中的奇迹。它的直径只有 20 千米左右，质量却与太阳相当；它富含中子，转速极快，转动时从磁场的两极喷射出强大的电磁辐射流，包含可见光、X 射线和伽马射线。脉冲星就像宇宙中的灯塔，只有当这些“灯光”扫过地球的时候，我们才能观测到它。

贝尔·博纳尔正是第一个观测到脉冲星信号的人，而且她一举发现了四颗。

脉冲星示意图 | 图片来源：Wiki Commons

1967 年，24 岁的贝尔·伯奈尔还是剑桥大学的一名研究生。她和导师安东尼·休伊什（Antony Hewish）建造了一台新的射电望远镜。这台望远镜每天打印出足有 30 米长的数据，贝尔·伯奈尔就将纸张摊开来仔细检查。

贝尔·伯奈尔的博士论文研究的是类星体，但是在收集数据的时候，她发现了一个奇特的信号，大约每 1.3 秒出现一次的脉冲信号。

在那个年代，望远镜很容易受到汽车、电台甚至电焊设备的干扰，因此导师休伊什认为这个信号不过是某种噪音。而贝尔·伯奈尔说：“当时我没法立即反驳他，但我知道那不是干扰。”经过讨论，他们决定更加密切地观测那片区域。

学生时代的贝尔·伯奈尔 | 图片来源：BBC

贝尔·伯奈尔和同事将这个信号戏称为“小绿人 1 号”，即外星人发出的信号。它的频率极其稳定，移动的方式与整个天空的移动保持一致。经过计算，他们发现信号来源就在银河系内，离地球 200 光年。

一个月之后，贝尔·伯奈尔再次收到了这个神秘信号。她计算了信号经过观测地点的时间，在凌晨三点赶到天文台。由于夜晚天气寒冷，机器出了点故障，她摆弄了好一阵子才修好。

随后，过了五分钟，记录笔跳动起来，贝尔·伯奈尔看到了她要等待的信号。

这次的信号频率并不一样，但整体上具备同样的特征。贝尔·伯奈尔再次检查了先前的大量数据，又找出两个这类信号。也就是说，她一共发现了四颗脉冲星。

被诺奖遗忘的她

脉冲星的发现马上在学界引起了轰动。它的旋转速度几乎是恒定的，精确度达到千万分之一，也就是说，从恐龙的时代到今天，一颗脉冲星的速度仅仅减慢了大约一秒钟。正是利用脉冲星的这些性质，天体物理学家绘制了我们星系和可见宇宙的地图。

1974 年，贝尔·伯奈尔的导师休伊什因为对脉冲星研究的贡献，与马丁·莱尔（Martin Ryle）分享了诺贝尔物理学奖，而她却一无所获。这一决策令许多人感到不满，英国天体物理学家弗雷德·霍伊德（Fred Hoyle）带头提出抗议，那年的诺奖也被嘲讽为“No-Bell Prize”，没有贝尔的诺贝尔。

贝尔·伯奈尔的导师休伊什。| 图片来源：https://www.nobelprize.org

贝尔·伯奈尔倒不特别惊讶。作为一个学术圈新人，一名女性，她对这样的对待已经司空见惯。在《卫报》（The Guardian）的一篇文章里，她自述：

“详细介绍这项发现的论文发表后，媒体突然造访。很显然，他们还不知道该怎么和一个年轻的女科学家打交道。摄影师会说，‘你能把外套上的扣子解开几个吗？’而记者会问我有多少个男朋友。”

贝尔·伯奈尔，1975年 | 图片来源：PA Archive / Alamy

在另一篇报道中，提到脉冲星信号的发现，她说：

“那是个非常、非常微弱的信号。我手头上有三英里长的数据，它只不过是其中的十万分之一。我之所以会注意到它，因为我极其小心、极其仔细，因为冒充者综合征。”

冒充者综合征（impostor syndrome）严格来说并不是一种心理疾病，但它是许多成功人士共有的困扰。有些人尽管取得了一定的成就，却总觉得这只是因为运气好，或者因为周围的人高看了自己。贝尔·伯奈尔就觉得自己随时会被剑桥大学踢出去。当时大学里女生很少，而贝尔·伯奈尔又来自偏远的北爱尔兰地区，因此她常常感到自己如同一个“局外人”。她说：

“我有点像个斗士，我决定，在他们把我赶走之前，我要尽最大的努力工作。当那个时刻到来的时候，我就不会感到自责，我会明白我已经尽力了。”

脉冲星的发现让科幻小说中的幻想成为了现实。第一颗被发现的脉冲星被命名为 CP 1919，它的信号图案被著名摇滚乐队 Joy Division 印在专辑封面上，又成为流行文化中的一个经典元素。

CP 1919 发出的信号。图片来源：From The Cambridge Encyclopaedia of Astronomy

围绕脉冲星的研究一直在继续。脉冲星发出的信号极其规律，而当引力波经过的时候，这些信号就会受到干扰；因此，通过长时间、精确观测多颗脉冲星组成的脉冲星测时阵列（Pulsar Timing Array），我们就能间接观测引力波。而且，与 LIGO 等探测器不同，脉冲星信号对低频引力波更为敏感，这类引力波来自于超大质量双黑洞系统的并合、宇宙学超弦以及宇宙早期的引力量子涨落。此外，通过研究脉冲星，我们还能更加深入地探索宇宙中重元素的起源。

“脉冲星之母”本人也没有闲下来。在过去五十多年中，贝尔·伯奈尔在多家研究机构任教，并领导了多个天文观测项目，例如夏威夷的詹姆斯·克拉克·麦克斯韦望远镜（James Clerk Maxwell Telescope）。她曾担任英国皇家天文学会（RoyalAstronomical Society）主席，并且是英国物理学会和爱丁堡皇家学会（Royal Society of Edinburgh）的首位女性主席。

与此同时，贝尔·伯奈尔积极参与 STEM 教育（科学、技术、工程、数学），并协助创办“雅典娜天鹅项目”（Athena Swan programme），为女性在学术界的发展提供支持。这个项目源自“天鹅”（SWAN），意为女科学家学术网络（Scientific Women's Academic Network），致力于促进科学界的性别平等，后来覆盖人文和艺术学科。

目前，贝尔·伯奈尔是牛津大学的天体物理学访问教授、邓迪大学名誉校长。

关于科学突破奖

2018 年 11 月 4 日，贝尔·伯奈尔将参加科学突破奖颁奖仪式。

科学突破奖的其他奖项每年颁发一次，但是基础物理特别奖可以在任何时候颁发，今年是第四次开奖。前三个获得科学突破奖基础物理特别奖的个人和团队是史蒂芬·霍金、领导发现了希格斯玻色子的 CERN 的七名科学家，以及探测引力波的 LIGO 团队。

科学突破奖创办于 2012 年，由谢尔盖·布林（Sergey Brin）, 普莉希拉·陈（Priscilla Chan）和马克·扎克伯格（Mark Zuckerberg）、马化腾、尤里和茱莉亚·米尔纳（Yuri and Julia Milner）以及安妮·沃西基（Anne Wojcicki）出资设立。而评委会由往年的科学突破奖获奖者组成，分别评选各自领域中的获奖者。

科学突破奖分为生命科学奖（每年最多 4 人）、基础物理学奖（每年 1 人）和数学奖（每年 1 人），每个奖项的奖金为 300 万美元。此外还设有物理学新视线奖（New Horizons in Physics Prize）和数学新视线奖（New Horizons in Mathematics Prize），奖励这些领域的年轻科学家。

参考来源：

https://breakthroughprize.org/News/45  

https://academic.oup.com/nsr/article/4/5/707/4566535

https://www.theguardian.com/science/2018/sep/06/jocelyn-bell-burnell-british-astrophysicist-overlooked-by-nobels-3m-award-pulsars 

https://www.theguardian.com/lifeandstyle/2009/jul/25/astronomy-revolution

https://www.space.com/41733-jocelyn-bell-burnell-pulsar-discovery-breakthrough-prize.html