作者：鞠強
編輯：Yuki
想像一下，如果你本有機會獲得諾貝爾獎，卻因為一些原因與之擦肩而過，你大概會感到非常遺憾甚至沮喪。
諾貝爾獎獎牌正面 | Wikimedia Commons
但對於喬瑟琳·貝爾·伯內爾（Jocelyn Bell Burnell）來說，錯失諾獎並不是什麼糟糕的體驗。半個多世紀前，尚在劍橋大學讀博士的她就發現了脈衝星。此後，脈衝星的發現獲得諾貝爾獎，貝爾雖然不在其中，但她卻始終致力於推動天文學的發展，熱情絲毫不減。
從小鎮到劍橋
1943年，貝爾出生於英國北愛爾蘭的盧根（Lurgan）。她的父親是一位建築師，曾經參與設計了北愛爾蘭阿爾瑪格的天文館。當她在天文館參觀的時候，工作人員就鼓勵她去研究天文學[1]。兒時的貝爾也確實對天文學產生了興趣，她幾乎讀過父親買回來的所有書，但只有天文學的書真正引起了她的注意[2]。
在盧根讀書的時候，貝爾曾和其他女生遵照老師的安排上家政課，內容包括烹飪和針織，而只有男生可以學習物理、化學和生物。貝爾認為這不合理，因此在第一堂家政課進行了大約20分鐘後，她對老師說：「我覺得我待在了錯誤的地方」，然後才和另外兩名女生一起去上科學課[3]。
後來，貝爾的父母把她送到英格蘭的約克（York）讀書，在那裡，她的一位物理老師令她受益匪淺。他告訴貝爾不需要學習很多的東西，只要學好關鍵的東西即可，然後從這些關鍵的東西出發，可以應用、建立或者發展出一些新東西。貝爾從此明白，學習物理其實可以很簡單[2]。
1965年，貝爾在格拉斯哥大學獲得學士學位。隨後她前往劍橋大學，跟隨天體物理學家安東尼·休伊什（Antony Hewish）攻讀博士學位。休伊什帶領一個包括貝爾在內的研究團隊建設了新的射電望遠鏡——行星際閃爍陣列（Interplanetary Scintillation Array），以研究剛發現不久的一類新的奇異天體——類星體。
安東尼·休伊什 | 參考資料[4]
20世紀60年代是天文學研究的一個黃金時期，標誌性成果是類星體、微波背景輻射、脈衝星和星際有機分子這「四大發現」。而這「四大發現」之一的脈衝星，正是貝爾在做博士論文時發現的。
「小綠人」現身
1967年7月，休伊什領導建設的射電望遠鏡開始調試工作，貝爾負責觀測和數據分析。射電望遠鏡獲得的觀測數據從記錄器導出時，是用墨水在記錄紙上標記的一條線。觀測期間，每天用來記錄數據的記錄紙的長度就達到96英尺（約合29.26米），最終數據記錄紙的長度達到了3英裡（約合4.83千米）[5]。
1967年的貝爾，她正是在這一年發現了脈衝星 | Wikimedia Commons
8月，貝爾在觀察記錄紙上的數據時發現了奇怪的東西。這類無法被歸類到已知信號的曲線，代表了神秘的無線電波。隨後，貝爾進行了更加細緻的觀測和記錄。1967年10月至11月底，貝爾得到的信號是一系列極其規律的等間隔脈衝，時間間隔為1.33秒[6]。
貝爾在第一時間把這個結果告訴了休伊什。休伊什剛開始認為，這是人為的無線電幹擾，但隨後休伊什發現這個信號的特別之處，整個團隊也開始關注這個神秘的脈衝。在排除了地球上的其他設備的幹擾、儀器影響等所有其他可能的因素後，他們確認這個信號來自太空中，信號源是在太陽系外銀河系內。
在此基礎上，他們猜測這些信號可能來自一個地外文明，也許是某種星際燈塔。貝爾把這個信號源暱稱為「小綠人1號」（Little Green Man 1，LGM-1）。「小綠人」正是科幻作品中常見的外星人的形象。
貝爾發現的奇怪信號 | 參考資料[7]
1967年年底，貝爾又觀測到了另一組奇怪的信號（「小綠人2號」），這一次脈衝的時間間隔為1.2秒。此後，她又發現了其他信號。這些觀測結果使得研究團隊有了更加豐富的素材。
1968年1月，休伊什和貝爾等人在《自然》上發表了一篇題為《對一個快速脈衝射電源的觀測》（ Observation of a Rapidly Pulsating Radio Source ）的論文，報告了他們的發現。由於只是初步的觀測和分析，因此他們在論文中只是對發出信號的天體進行了描述，稱之為「快速脈衝射電源」，而並未確定這種天體究竟是什麼，但在摘要中提到「可能與白矮星或者中子星的振蕩有關」[8]。
休伊什和貝爾等人於1968年1月發表在《自然》上的論文，摘要提到了中子星，休伊什是第一作者，貝爾是第二作者 | 來源：參考資料[8]
論文發表後，迅速引起了天文學界的關注。很快，天文學家確認貝爾發現的脈衝射電源就是旋轉的中子星。中子星是恆星演化過程中的一種形態，直徑很小，密度極高（方糖一樣大小的中子星物質的質量就有10億噸）[9]。但自從中子星這個概念於20世紀30年代被提出後，一直都只是一種理論猜想，而沒有觀測證據。此前，有科學家曾經提出，如果中子星旋轉，具有磁場，就會發出電磁輻射。
貝爾的觀測結果與理論預言十分符合，有力地證實了中子星的存在。1968年3月，休伊什根據「脈衝恆星」（pulsating stars）的組合創造了脈衝星（plusar）這個單詞，為新發現的天體命名。[6]
中子星是天文學家能夠直接觀測的密度最大的天體。如圖所示，質量為50萬個地球的中子星的直徑只有約20千米，或者和曼哈頓島的大小類似 | 參考資料[9]
快速自轉的脈衝星就像宇宙中的燈塔一樣發出無線電、可見光、X射線和伽馬射線。由於脈衝星的自轉非常規律，因此是自然界中非常精準的時鐘，誤差只有幾千萬億分之一。換句話說，從恐龍時代到今天，這種「宇宙鍾」的誤差也只有大約1秒。
錯過諾獎，她從未難過
1974年，諾貝爾物理學獎授予英國天體物理學獎馬丁·萊爾（Martin Ryle）和休伊什，以表彰他們在射電天體物理學的開創性研究，其中萊爾的主要貢獻是發明了綜合孔徑射電望遠鏡，而休伊什的獲獎原因是發現脈衝星。
然而，這個結果一經公布，就在科學界引起不小的爭議。萊爾和休伊什是射電天文學的先驅，獲獎沒有異議，但是作為脈衝星的發現者，貝爾被排除在獲獎者之外讓令人不解。很多人都為貝爾沒有獲獎而打抱不平，有些人甚至對諾貝爾獎評選委員會進行了激烈的批評。
貝爾身上最受關注的話題也許就是她錯過了諾貝爾獎，但她本人對此並不在意。在1977年的一次餐後致辭中（內容後被收入《紐約科學院年報》），貝爾除了介紹脈衝星的發現，也談到了錯過諾貝爾獎的事。她這樣說道：「首先，討論導師與學生的分工是非常困難的，也許是不可能的；其次，一個項目的成功或者失敗最終都是由導師來負責；再次，我相信如果諾貝爾獎被授予學生的話，就會貶低諾貝爾獎的地位，除非是在非常特殊的情況下，而我不認為我的發現屬於這樣的特例；最後，我不會因為沒有獲獎而感到沮喪。」[7]
有些時候，她甚至半開玩笑地說，自己因為沒有獲獎反而得到了更多。2018年，她在接受英國《衛報》的採訪時說道：「如果你得了諾貝爾獎，你會有精彩的一周，但接下來就是漫長的寂寞了；如果你沒有得諾貝爾獎，你就會獲得更多。差不多每一年都會有一些聚會，慶祝我又得了某個獎。這要有趣多了。」[10]
「小眾者」的大成就
1968年，貝爾離開劍橋建立起自己的家庭。一年後，她獲得了劍橋大學博士學位，脈衝星的研究寫進了論文的附錄裡。此後，她為了照顧孩子，很長時間裡只能利用業餘時間進行天文學研究。
貝爾曾先後在南安普頓大學、倫敦大學學院、愛丁堡皇家天文臺、英國開放大學、巴斯大學、牛津大學和鄧迪大學等研究機構工作，此外她還擔任過位於美國夏威夷莫納克亞山上的麥克斯韋望遠鏡的項目經理[1]。
雖然未曾獲得諾貝爾獎，但是正如貝爾自己說的那樣，她獲得過一系列重要的獎項和榮譽。她曾經擔任英國皇家天文學會主席，也是英國物理學會和愛丁堡皇家學會的首位女性主席。
2018年，貝爾獲得了世界上目前獎金最高的科學類獎項——基礎物理學特別突破獎，獎金為300萬美元，以表彰她發現脈衝星這一傑出貢獻。評選委員會主席、世界著名的理論物理學家愛德華·威騰（Edward Witten）認為「貝爾發現脈衝星將一直是天文學歷史上最大的驚喜之一。」[11]
貝爾在突破獎（Breakthrough Prize）頒獎典禮上 | 參考資料[12]
貝爾在獲獎後，把獎金全部捐獻給英國物理學會，用來幫助少數族裔和難民學生中有志於物理研究的人。貝爾說：「我既不想要也不需要這些錢，對我來說這也許是使用這些錢的最好方式」。[10]
她的直覺告訴她，是「女性科學家」和「出身西部小鎮」這樣一個小眾身份（當時劍橋大學裡女科學家和來自西北部的人比例很低）給了她新鮮的視角，也帶給她很多科研成果。在她看來，很多突破都來自稀奇古怪的想法。由此，半個多世紀以來，貝爾除了從事天文學研究外，也一直積極幫助身處科研界的女性。
1968年，貝爾在劍橋大學馬拉德射電天文臺的照片 | 參考資料[10]
1967年，20多歲的貝爾曾因害怕被劍橋「拋棄」，時刻小心翼翼，一次次認真核對觀測數據，最終完成了20世紀天文學最重要的發現之一。她用半個世紀的行動證明，自己能夠憑藉熱愛和堅持實現怎樣的成就。有了這樣的成就，即便是錯過諾貝爾獎，她依然此生無憾。
作者名片
排版：Yao
參考資料：
[1] https://en.wikipedia.org/wiki/Jocelyn_Bell_Burnell
[2] http://weatheralltech.com/bell/index.html
[3] https://www.aip.org/history-programs/niels-bohr-library/oral-histories/31792
[4] https://www.nobelprize.org/prizes/physics/1974/hewish/facts/
[5] https://allthatsinteresting.com/jocelyn-bell-burnell
[6] 周麗曉,孫小淳.發現脈衝星的兩隻「眼睛」——科學與技術因素分析[J].自然辯證法研究,2019,35(09):49-54.
[7] https://jila.colorado.edu/~ajsh/astr2030_12/sn/Bell.html
[8] https://www.nature.com/articles/217709a0.pdf
[9] https://imagine.gsfc.nasa.gov/science/objects/neutron_stars1.html
[10]
https://www.npr.org/2018/09/06/645257118/in-1974-they-gave-the-nobel-to-her-supervisor-now-shes-won-a-3-million-prize
[11] https://breakthroughprize.org/News/45
[12]
https://physicsworld.com/a/jocelyn-bell-burnell-reveals-the-motivations-behind-her-new-3m-graduate-student-fund/
原標題：與諾獎擦肩而過是怎樣一種體驗？她說：也挺好
來源：我是科學家iScientist
編輯：金魚J