周麗曉

(中國(guó)科學(xué)院大學(xué) 人文學(xué)院,北京 100049)

0 引言

1967年,英國(guó)劍橋大學(xué)著名的射電天文學(xué)家安東尼·休伊什(Antony Hewish)研究團(tuán)隊(duì)使用行星際閃爍陣列望遠(yuǎn)鏡在射電波段發(fā)現(xiàn)第一顆脈沖星,即射電源CP.1919,相關(guān)論文并于1968年在《自然》(Nature)上發(fā)表.[1]自此,這為天文學(xué)和天體物理學(xué)開(kāi)辟了一個(gè)非常重要的研究領(lǐng)域,至今仍活躍在科學(xué)前沿.

關(guān)于這一重大科學(xué)發(fā)現(xiàn),國(guó)內(nèi)外學(xué)者已有不少研究,主要涉及發(fā)現(xiàn)權(quán)確立、諾貝爾獎(jiǎng)之爭(zhēng)、科學(xué)意義、發(fā)現(xiàn)者個(gè)性與故事,[2-6]以及近期發(fā)表的科學(xué)與技術(shù)因素分析[7]等內(nèi)容.脈沖星的發(fā)現(xiàn)開(kāi)創(chuàng)了天文學(xué)領(lǐng)域一個(gè)重要的研究分支,并且奠定了現(xiàn)代天體物理學(xué)恒星演化理論的基礎(chǔ)和重要地位.這樣一個(gè)重大科學(xué)成就在科學(xué)史上所能揭示的問(wèn)題與意義遠(yuǎn)非這兩點(diǎn),它還可以在很多方面激發(fā)人們的認(rèn)識(shí)和思考.2013年,英國(guó)天文學(xué)家約翰·彭尼(Alan John Penny)從地外生命搜索的角度重新討論了脈沖星的發(fā)現(xiàn)過(guò)程.[8]受其啟發(fā),作者從科學(xué)家如何通過(guò)良性爭(zhēng)論促進(jìn)科學(xué)新知識(shí)的產(chǎn)生為視角再次考察脈沖星的發(fā)現(xiàn).在當(dāng)時(shí)的情境中,休伊什等人從發(fā)現(xiàn)奇異脈沖信號(hào)到發(fā)現(xiàn)脈沖星,實(shí)際上經(jīng)歷了諸多關(guān)于對(duì)脈沖來(lái)源的多種可能性的探討和排除.作者通過(guò)對(duì)當(dāng)時(shí)討論不同可能性的人物和內(nèi)容的研究,認(rèn)為脈沖星的發(fā)現(xiàn)伴隨著人工信號(hào)、干擾噪聲、小綠人、脈沖星、中子星等爭(zhēng)論而不斷向前發(fā)展,也正因?yàn)檫@些良性爭(zhēng)論而推動(dòng)人們逐步解開(kāi)對(duì)輻射出奇怪脈沖信號(hào)的射電源的疑惑.除此之外,這場(chǎng)由一個(gè)異常的新射電源引起的爭(zhēng)論,通過(guò)對(duì)小綠人的猜測(cè)和研究,促使科學(xué)家們對(duì)地外生命探索中的新問(wèn)題給予了關(guān)注和思考.這些問(wèn)題正是二十幾年后地外生命探測(cè)協(xié)議和應(yīng)答協(xié)議中所討論的內(nèi)容.

1 休伊什團(tuán)隊(duì)探討奇特脈沖的多種可能性

當(dāng)時(shí)休伊什團(tuán)隊(duì)成員有喬瑟琳·貝爾(Jocelyn Bell Burnell)、托尼(Tony)、斯科特(Scott)、柯林斯(Collins)和約翰·皮爾金頓(John Pilkington)等人.他們是如何發(fā)現(xiàn)那個(gè)奇怪的射電源信號(hào)的呢? 那么發(fā)現(xiàn)這個(gè)嶄新、奇特的信號(hào)后又是如何反應(yīng)的呢?

休伊什教授當(dāng)時(shí)為了進(jìn)一步研究行星際閃爍以及提升其測(cè)量準(zhǔn)確度,并通過(guò)高精度測(cè)量區(qū)分類星體,在1965年獲得資助.他當(dāng)時(shí)在穆拉德射電天文臺(tái)設(shè)計(jì)建造了專門的大型射電望遠(yuǎn)鏡——行星際閃爍陣列.這是當(dāng)時(shí)同樣波段中最大的望遠(yuǎn)鏡,直到1967年完工.休伊什指導(dǎo)的研究生貝爾一直在參加望遠(yuǎn)鏡建造工作,同年7月開(kāi)始調(diào)試設(shè)備,并負(fù)責(zé)望遠(yuǎn)鏡運(yùn)行、觀測(cè)和數(shù)據(jù)分析.觀測(cè)到6～8周時(shí),她敏感地發(fā)現(xiàn)在觀測(cè)記錄上出現(xiàn)一些從未見(jiàn)過(guò)的奇怪信號(hào).[9]4這些奇怪的信號(hào)會(huì)是什么呢? 強(qiáng)烈的好奇心驅(qū)使休伊什團(tuán)隊(duì)開(kāi)始不斷地對(duì)此信號(hào)展開(kāi)各種猜測(cè)、分析與討論.

貝爾認(rèn)為這些信號(hào)特征既不像閃爍源,也不像人工干擾信號(hào).[9]4當(dāng)時(shí)她注意到這些信號(hào)的原因就是沒(méi)想到在離太陽(yáng)這么遠(yuǎn)的地方會(huì)有閃爍.貝爾推測(cè)要么是很強(qiáng)的源,閃爍很小,在3C 表中;要么是很弱的源,角徑很小,閃爍很大.但這又不是一個(gè)3C源,所以很可能是一個(gè)極端小角徑源,幾乎是一個(gè)點(diǎn)源.了解一個(gè)點(diǎn)源的閃爍變化很有必要性且充滿科學(xué)意義,所以貝爾期望這個(gè)源能夠提供更多的信息.實(shí)際上這個(gè)源相當(dāng)接近望遠(yuǎn)鏡的探測(cè)極限.[10]214為使記錄的數(shù)據(jù)信息更加詳細(xì),貝爾及時(shí)調(diào)整了觀測(cè)方法,即用更快的紙帶記錄速度去放大時(shí)間坐標(biāo).1967年10月至11月底,數(shù)據(jù)記錄清楚地顯示出一系列相隔1.33秒的等間隔脈沖信號(hào).貝爾便立刻聯(lián)系了休伊什.休伊什這時(shí)的第一反應(yīng)是人造信號(hào),直到親眼看見(jiàn)才給予高度重視,并且領(lǐng)導(dǎo)團(tuán)隊(duì)開(kāi)始研究.

托尼發(fā)現(xiàn)脈沖信號(hào)遵循很精確的恒星時(shí),[9]5不過(guò)此時(shí)他們依然懷疑可能是人為的,因?yàn)?.33 s對(duì)于任何一個(gè)像恒星一樣大小的天體來(lái)說(shuō)都太快了,而且也不可能來(lái)自地球的任何儀器或設(shè)備,因?yàn)楸３趾阈菚r(shí)太難了.通過(guò)分析驗(yàn)證,他排除了反射到望遠(yuǎn)鏡的雷達(dá)信號(hào),以及位于特殊軌道的衛(wèi)星因?yàn)橛写蟮牟y金屬建筑物導(dǎo)致的異常的可能性.

斯科特,也就是“脈沖星發(fā)現(xiàn)”論文的第四作者.他認(rèn)為信號(hào)的確不像是自然的,猜測(cè)可能是因?yàn)閮x器損壞而導(dǎo)致的干擾.在他和柯林斯用另一臺(tái)天文望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)到這些脈沖后,排除了儀器影響的可能性.此時(shí)他們還分析了信號(hào)所攜帶的信息,但并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)特別的內(nèi)容.

皮爾金頓的主要工作是測(cè)量信號(hào)的色散和計(jì)算表明該射電源位于太陽(yáng)系外銀河系內(nèi).他是“脈沖星發(fā)現(xiàn)”論文的第三作者,曾討論說(shuō)“我們正在探測(cè)一個(gè)微弱的、不可靠的信號(hào),可能來(lái)自人工干擾、儀器異常,也可能是自然信號(hào)、外星人信號(hào)等”.[8]312月初,他還發(fā)現(xiàn)這個(gè)信號(hào)只在窄頻帶出現(xiàn),掃頻下降,這在自然源中從未見(jiàn)過(guò),更像是軍方雷達(dá)信號(hào).窄帶和掃頻率意味著信號(hào)源要小于5000 km.[8]3

由于脈沖信號(hào)的奇特性無(wú)法用當(dāng)時(shí)熟悉的已有科學(xué)理論解釋,便猜測(cè)這些脈沖來(lái)自另一個(gè)文明,并親切地將其稱為“小綠人”.關(guān)于這種可能性的討論,團(tuán)隊(duì)成員也各有理解.斯科特后來(lái)解釋說(shuō),“小綠人”不僅指地外生命,而且還是一個(gè)代表任何非自然輻射源的術(shù)語(yǔ),如同小鬼,時(shí)常被用來(lái)指儀器故障導(dǎo)致的原因.[8]3貝爾也對(duì)此做出說(shuō)明:我們并沒(méi)有真正地認(rèn)為我們發(fā)現(xiàn)了外星信號(hào),并去研究驗(yàn)證,不過(guò)確實(shí)有這種想法,這種可能性不能被排除.[8]5如果這是真的,那么當(dāng)這些“小綠人”在他們的星球上繞他們的恒星公轉(zhuǎn)時(shí),脈沖將會(huì)顯現(xiàn)多普勒紅移.在逐步排除干擾信號(hào)、人工信號(hào)等可能性以及討論可能是外星文明信號(hào)時(shí),休伊什寫信給其他天文臺(tái)詢問(wèn)10月以后是否有同樣的觀測(cè)在進(jìn)行,所有天文臺(tái)都回答沒(méi)有.[11]362這時(shí),休伊什開(kāi)始精確地測(cè)量脈沖周期,檢測(cè)是否存在多普勒紅移,以驗(yàn)證團(tuán)隊(duì)的諸多猜想,但結(jié)果表明是地球在繞著太陽(yáng)的軌道上.當(dāng)時(shí)與貝爾坐鄰桌的克雷格·麥凱(Craig Mackay)事后評(píng)論說(shuō),外星文明的解釋被休伊什團(tuán)隊(duì)在早期認(rèn)真地討論過(guò),覺(jué)得整個(gè)發(fā)現(xiàn)中的“小綠人”部分被夸大了.[8]4

2 休伊什與布拉德、賴爾對(duì)小綠人的討論

射電源脈沖的本質(zhì)沒(méi)有被明確前,休伊什曾和不少同事、同行提到過(guò)關(guān)于“小綠人”的看法.如1967年11月29日,休伊什在給皇家格林尼治天文臺(tái)工作的唐納德(Donald Lynden-Bell)寫信說(shuō):“我對(duì)來(lái)自小綠人的信號(hào)很困惑”.[8]3唐納德畢業(yè)于劍橋大學(xué),是研究恒星運(yùn)動(dòng),星系結(jié)構(gòu)、形成、演化、分布和類星體等領(lǐng)域的天體物理學(xué)家.與休伊什討論較多的兩位科學(xué)家分別是愛(ài)德華·布拉德爵士(Sir Edward Buallard)和馬丁·賴爾(Martin Ryle).

1968年,休伊什回憶當(dāng)時(shí)的情景時(shí)寫道:“日子一天天過(guò)去,我們的激動(dòng)之情日益增加.我們發(fā)現(xiàn)脈沖源自一個(gè)不大于行星的天體,離我們相當(dāng)近,位于銀河系內(nèi)最近的恒星中.這些脈沖是來(lái)自外星文明的某些信息嗎? 由于對(duì)此信號(hào)缺乏明確的自然解釋,這些脈沖看起來(lái)那么像人造信號(hào),外星文明的可能性也被考慮其中.”[8]3他在自傳中也寫道:“所有的想法都曾經(jīng)在我大腦中閃現(xiàn)過(guò),雖然它可能是人造的信號(hào),我也需要認(rèn)真地考慮.我曾測(cè)試過(guò)小綠人的情況.有一天我在劍橋大學(xué)丘吉爾學(xué)院吃午飯時(shí),曾對(duì)坐在身邊的地球物理學(xué)家愛(ài)德華·布拉德爵士說(shuō)過(guò)這些情況.他說(shuō)如果脈沖是窄帶的,很可能是智能信號(hào).我們還認(rèn)真地測(cè)量了帶寬,確實(shí)是窄帶,同時(shí)還討論了這個(gè)智能信號(hào)是否來(lái)自行星以及是否在軌道上繞著一顆恒星.”[8]3-412月11日,休伊什開(kāi)始進(jìn)行相關(guān)的時(shí)間測(cè)量.

12月中,隨著研究的深入,這個(gè)信號(hào)像外星文明的方面更多了.脈沖強(qiáng)度不同,有時(shí)長(zhǎng)時(shí)間不出現(xiàn),這對(duì)天文源的變化來(lái)說(shuō)太不同尋常,于是關(guān)于外星文明的解釋日益增多.除布拉德爵士,與休伊什討論小綠人問(wèn)題最多的要數(shù)賴爾了.賴爾是休伊什的同事,也是劍橋大學(xué)射電天文學(xué)領(lǐng)域的第一個(gè)教授,成立了穆拉德射電天文臺(tái).兩人于1974年分別因?yàn)榘l(fā)展射電天文觀測(cè)技術(shù)和脈沖星的發(fā)現(xiàn),被授予諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng).20世紀(jì)70年代,賴爾把大部分精力從天文學(xué)轉(zhuǎn)移到他認(rèn)為更重要和緊急的社會(huì)與政治問(wèn)題.關(guān)于“小綠人”的說(shuō)法,兩位教授均給予了很多的思考和討論.

賴爾當(dāng)時(shí)是射電天文臺(tái)的負(fù)責(zé)人,他曾說(shuō):“我的第一感覺(jué)是外星人正在嘗試與我們建立聯(lián)系”.[8]3兩人在圣誕節(jié)前還商量如果是外星信號(hào),如何宣布? 他們覺(jué)得不能輕易發(fā)布,應(yīng)該通知皇家學(xué)會(huì),讓學(xué)會(huì)處理.[8]4-5他們討論最多的是“小綠人”是否會(huì)帶來(lái)災(zāi)難.聽(tīng)說(shuō)賴爾確實(shí)給國(guó)際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)(International Astronomical Union,簡(jiǎn)稱IAU)寫了信,不過(guò)沒(méi)有在IAU 檔案中找到.貝爾也說(shuō)過(guò)圣誕節(jié)前去找導(dǎo)師時(shí),剛好碰到一個(gè)高級(jí)別會(huì)議,正專門討論如何發(fā)布.[9]5-6當(dāng)時(shí)參加會(huì)議的還有賴爾、朔伊爾(Peter Scheuer)和約翰·沙克夏(John Shakeshaft)等.我們并沒(méi)有真的認(rèn)為收到外星信號(hào),但腦海里的確有這個(gè)想法,因?yàn)槲覀儧](méi)有證據(jù)證明這是自然射電輻射.若是真探測(cè)到外星生命信號(hào),該如何負(fù)責(zé)任地發(fā)布呢?應(yīng)該先告訴誰(shuí)? 這些問(wèn)題在那天下午并沒(méi)有得到解決.休伊什獲獎(jiǎng)時(shí)還強(qiáng)調(diào)當(dāng)時(shí)必須面對(duì)智能信號(hào)的可能性.[12]他知道只要連續(xù)測(cè)量時(shí)間,將會(huì)發(fā)現(xiàn)繞軌道運(yùn)行的多普勒紅移.由此他們停止討論,開(kāi)始靜靜等待測(cè)量結(jié)果.事后休伊什毫無(wú)疑問(wèn)地說(shuō),12月的那幾個(gè)星期是他一生中最激動(dòng)人心的日子.

賴爾真的認(rèn)為有可能是外星信號(hào),他在皇家格林尼治天文臺(tái)曾說(shuō)過(guò)“小綠人”的事情.1968年2月9日,他給在格林尼治天文臺(tái)工作的英國(guó)天文學(xué)家伍利(Sir Richard Woolley)的信中也提到“小綠人”和自然源的兩個(gè)解釋,還說(shuō)如果是“小綠人”的話,這個(gè)消息應(yīng)該保密.當(dāng)時(shí)他們也確實(shí)把消息限制在穆拉德射電天文臺(tái)的幾個(gè)相關(guān)人員內(nèi)部.就連在劍橋大學(xué)另一部門的天體理論學(xué)家霍伊爾(Fred Hoyle),和在休伊什隔壁辦公的天體物理學(xué)家朗蓋爾(Longair),也是在1968年2月20日組織的專門發(fā)布脈沖星發(fā)現(xiàn)的研討會(huì)上才知道.

雖然當(dāng)時(shí)關(guān)于地外生命的射電源概念并不新鮮,并且早在1959年科科尼(Cocconi)和莫里森(Morrison)給《自然》的信中就提到尋找外星文明射電信號(hào)的想法,而且也有射電天文臺(tái)開(kāi)始尋找地外生命.但是休伊什、賴爾討論到的內(nèi)容——如果真探測(cè)到一個(gè)智能信號(hào),如何去驗(yàn)證結(jié)論,如何去宣布,如何判斷這個(gè)發(fā)現(xiàn)是否危險(xiǎn)等.涉及了23年后建立起來(lái)的SETI(Search for Extraterrestrial Intelligence,縮寫為SETI)探測(cè)協(xié)議(1990年),和37年后建立起來(lái)的SETI響應(yīng)協(xié)議(2004年),這兩個(gè)協(xié)議主要用來(lái)指導(dǎo)團(tuán)隊(duì)探測(cè)到地外生命信號(hào)時(shí)如何處理.休伊什和賴爾在20世紀(jì)60年代探討發(fā)布時(shí)的策略、宣布是否比保密好等問(wèn)題,無(wú)疑引起了人們對(duì)地外生命探索中一些重要內(nèi)容的思考和關(guān)注.當(dāng)時(shí)媒體給予“小綠人”的關(guān)注就特別多,即使是被證認(rèn)為中子星后,媒體的話題仍然集中在外星文明和女性發(fā)現(xiàn)者方面.20世紀(jì)70年代,賴爾從天文學(xué)研究轉(zhuǎn)向更重要、更緊急的科學(xué)與社會(huì)問(wèn)題后的一些行動(dòng),也或多或少受到了這場(chǎng)爭(zhēng)論的啟發(fā)和影響,比如努力推進(jìn)天文界與政府的合作等.

3 朔伊爾、貝爾、霍伊爾指向自然源的解釋

伴隨著休伊什團(tuán)隊(duì)對(duì)脈沖射電源更多的研究和討論,除了“小綠人”的猜測(cè)比較引人注意外,朔伊爾和霍伊爾關(guān)于脈沖源是一個(gè)自然源本質(zhì)的預(yù)言也在同時(shí)向前推進(jìn).

朔伊爾于1951年加入劍橋大學(xué)射電天文研究組.1968年12月,天文學(xué)家朔伊爾對(duì)奇怪信號(hào)的解釋開(kāi)始指向一個(gè)自然源.他指出,在射電源周圍的星際介質(zhì)或其他介質(zhì)中的閃爍,可以產(chǎn)生脈沖強(qiáng)度的變化,而且會(huì)長(zhǎng)時(shí)間看不到.同時(shí),因?yàn)闊o(wú)線電波速度隨著頻率降低而下降,在星際介質(zhì)中的色散,會(huì)像這個(gè)頻率的自然源一樣,把一個(gè)最初寬帶的脈沖擴(kuò)展成窄帶掃頻信號(hào)被觀測(cè)到.如果脈沖來(lái)自一顆環(huán)繞恒星運(yùn)行的行星,很可能是外星文明的所在地,嚴(yán)格守時(shí)的脈沖顯示不出漂移跡象.[8]6

休伊什團(tuán)隊(duì)也隨著觀測(cè)進(jìn)展,從“不像自然源”轉(zhuǎn)變?yōu)椤按_認(rèn)是自然源”.除了在1967年8月至11月底發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)脈沖源CP.1919 外,貝爾在圣誕節(jié)前又看到了來(lái)自仙后座的同樣奇怪的脈沖信號(hào),為一系列等間隔脈沖,相隔1.2 s.[10]222這使貝爾認(rèn)為,不可能有兩個(gè)“小綠人”兩次選擇同樣錯(cuò)誤的頻率在同一時(shí)間向地球發(fā)信號(hào).12月21日-1月6日一共發(fā)現(xiàn)了CP.1133、CP.0834、CP.0950 三個(gè)同樣的源,經(jīng)過(guò)測(cè)量,三個(gè)脈沖源來(lái)自太空不同的方向.至此才確認(rèn)是一個(gè)自然源.其實(shí)這四個(gè)源在發(fā)現(xiàn)之前早已存在于記錄儀的圖表之中.CP.1919最早的記錄是在8月初,能量峰值在12月中,[10]220在8月6日的記錄中,該源被標(biāo)記為“干擾”[11]359;CP.1133和CP.0834在7月初已有記錄,能量最高值在11 月中;[10]225,233CP.0950最早記錄在8月中旬,能量最高值位于11月底12月初.[10]233正因?yàn)楦嗟娜岁P(guān)注這個(gè)奇怪射電源和脈沖信號(hào),并且展開(kāi)了眾多可能性的良性討論,所以才推動(dòng)進(jìn)一步仔細(xì)搜索和發(fā)現(xiàn)同樣源的研究.

論文發(fā)表前幾天,休伊什在專門的研討會(huì)上宣布其發(fā)現(xiàn)成果時(shí),霍伊爾教授當(dāng)場(chǎng)斷言這些脈沖射電源一定是超新星遺跡,在場(chǎng)人員還有賴爾、朔伊爾和約翰·莎克夏等.霍伊爾教授研究領(lǐng)域非常廣泛,提出了穩(wěn)態(tài)宇宙學(xué)理論,創(chuàng)立了劍橋大學(xué)理論天文學(xué)研究所,對(duì)英澳望遠(yuǎn)鏡規(guī)劃和建設(shè)貢獻(xiàn)很大.其中和他同時(shí)提出穩(wěn)態(tài)宇宙學(xué)理論的戈?duì)柕?Thomas Gold),就是論文發(fā)表后證明脈沖星為中子星的天文學(xué)家.霍伊爾和戈?duì)柕露颊J(rèn)為諾貝爾獎(jiǎng)獲得者應(yīng)該包含貝爾,因?yàn)樗麄冋J(rèn)為注意到這些脈沖源是發(fā)現(xiàn)脈沖星的關(guān)鍵一步.[11]358,363

4 休伊什團(tuán)隊(duì)的論文與戈?duì)柕碌闹凶有亲C認(rèn)

由一個(gè)奇怪的新射電源引發(fā)的爭(zhēng)論,持續(xù)了幾個(gè)月后,對(duì)這一觀測(cè)事實(shí)進(jìn)行科學(xué)解釋的合理性終于開(kāi)始明朗.

1968年1月的第一個(gè)星期,由于朔伊爾的自然源解釋和更多類似射電源的發(fā)現(xiàn),休伊什團(tuán)隊(duì)排除了“小綠人”的可能性.之后休伊什設(shè)想了一個(gè)關(guān)于自然源的解釋——中子星,并著手撰寫論文.1968年1月底完成論文《對(duì)一顆快速脈動(dòng)射電源的觀測(cè)》,[1]709將其投稿到《自然》.內(nèi)容基于連續(xù)長(zhǎng)時(shí)間對(duì)新射電源的觀測(cè),文中稱這個(gè)源為快速脈動(dòng)射電源,并沒(méi)有確定源的性質(zhì),也沒(méi)有直接稱其為脈沖星或者中子星,同類源被認(rèn)為是奇怪的新一類的射電源.文中對(duì)異常脈沖的理解描述為:穆拉德天文臺(tái)記錄到來(lái)自某脈動(dòng)射電源的不平常信號(hào),該輻射好像起源于銀河系內(nèi)天體,可能與白矮星或者中子星震蕩有關(guān).[1]709其內(nèi)容詳細(xì)分析了脈沖信號(hào)的特點(diǎn)和各種參數(shù),包括周期重復(fù)出現(xiàn)且維持精確;信號(hào)出現(xiàn)的位置和流量密度;時(shí)變特征;瞬時(shí)帶寬和頻率漂移;脈沖重現(xiàn)頻率和多普勒頻移;射電源本質(zhì)等.

1968年2月24日論文發(fā)表.同年3月,休伊什認(rèn)為該源是介于白矮星與中子星之間的一類新類型的天體,將其命名為“脈沖星”,即“pulsar”,是“pulsating star”的混成詞.這也是參照了人們對(duì)類星體的命名——“quasar”為“quasi-stellar object”的簡(jiǎn)稱.

后來(lái)關(guān)于脈沖星的本質(zhì)的解釋觀點(diǎn),大部分落在中子星理論上.這主要有以下原因.其源頭是德國(guó)天文學(xué)家沃爾特·巴德(Walter Baade)、瑞士天文學(xué)家弗瑞茲·茲維基(Fritz Zwicky)在1934年提出的假說(shuō)模型:[13]認(rèn)為超新星呈現(xiàn)了從普通恒星到中子星的轉(zhuǎn)變,中子星的特征是極端致密、直徑很小.其理論預(yù)測(cè)當(dāng)大質(zhì)量恒星死亡時(shí),會(huì)塌縮成極度致密的中子星.接著是美國(guó)理論物理學(xué)家羅伯特·奧本海默(J.Robert Oppenheimer)、加拿大物理學(xué)家弗爾科夫(George Volkoff)在1939年計(jì)算出了中子星的半徑和質(zhì)量.幸運(yùn)的是,意大利天體物理學(xué)家弗蘭科·帕西尼(Franco Pacini)在1967年11月提出如果中子星旋轉(zhuǎn),會(huì)具有大磁場(chǎng),也一定伴隨電磁波的發(fā)射.[14]

1968年5月,戈?duì)柕掳l(fā)表在《自然》上的論文中詳細(xì)證認(rèn)了所發(fā)現(xiàn)的脈沖射電源起源于高速旋轉(zhuǎn)的中子星[15].認(rèn)為中子星的旋轉(zhuǎn)可以合理地解釋新發(fā)現(xiàn)的脈沖射電源的穩(wěn)定頻率,已知的理論中還沒(méi)有哪個(gè)天體能夠具有1.33～0.25 s這樣精確、短快的周期,預(yù)測(cè)可能會(huì)發(fā)現(xiàn)相同的、更高頻率的、更多的這類射電源.正如所料,1968年末就發(fā)現(xiàn)了蟹狀星云脈沖星,至此證實(shí)了脈沖星是中子星的本質(zhì).

表1列出了從1967年7月貝爾開(kāi)始分析觀測(cè)數(shù)據(jù),到1968年5月戈?duì)柕伦C認(rèn)脈沖星為中子星期間發(fā)生的重要事件,可以清楚地看到這一重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)是怎樣一步一步向前發(fā)展的.從最初注意到奇怪信號(hào),到人工信號(hào)、各種干擾、“小綠人”外星信號(hào)、自然源、超新星遺跡、中子星等多種可能性猜測(cè)和討論,再到一一排除和證認(rèn),這充分體現(xiàn)出爭(zhēng)論、交流對(duì)解密射電源的促進(jìn)作用和科學(xué)家不斷思考的探索精神.

表1 脈沖星發(fā)現(xiàn)過(guò)程的重要事件Tab.1 An important event in the discovery of pulsars

續(xù)表1 脈沖星發(fā)現(xiàn)過(guò)程的重要事件

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)以上對(duì)脈沖源的多種理解、解釋及其變化的考察,可以看出,當(dāng)科研工作者面對(duì)一個(gè)從未見(jiàn)過(guò)的奇特的射電源信號(hào)時(shí),他們利用已掌握的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)、方法和工具不斷地去討論、驗(yàn)證.表明一個(gè)新射電源引發(fā)的良性爭(zhēng)論,一方面推進(jìn)了對(duì)脈沖星科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識(shí),奠定了恒星演化理論的基礎(chǔ);另一方面也激起了人們當(dāng)時(shí)對(duì)地外生命探索這一重要科學(xué)問(wèn)題的關(guān)注和思考,引起了新問(wèn)題的研究,促進(jìn)了該領(lǐng)域的發(fā)展.這種科學(xué)共同體之間的交流與討論,不僅顯現(xiàn)出了科學(xué)家實(shí)事求是、積極探索的科學(xué)精神,也彰顯出了研究共同體面對(duì)新問(wèn)題時(shí)協(xié)助合作的科學(xué)文化氛圍.科學(xué)精神和科學(xué)文化都是科學(xué)進(jìn)步所必需的,脈沖星發(fā)現(xiàn)中的爭(zhēng)論可以為當(dāng)今的科技創(chuàng)新提供一些思路和啟發(fā).

作者考察過(guò)程中發(fā)現(xiàn),雖然關(guān)于脈沖星發(fā)現(xiàn)的研究至今很多,但仍然有不少值得研究的內(nèi)容.比如脈沖星的發(fā)現(xiàn)及其過(guò)程中的爭(zhēng)論對(duì)賴爾、霍伊爾等參與其中的科學(xué)家產(chǎn)生了怎樣的影響? “小綠人”的綽號(hào)究竟是如何來(lái)的? 在科學(xué)家們證認(rèn)脈沖星為中子星后,為什么媒體依然傾向于關(guān)注“小綠人”的信息? 媒體當(dāng)時(shí)對(duì)“小綠人”和女性工作者的報(bào)道,對(duì)大眾和相關(guān)研究者產(chǎn)生了怎樣的啟發(fā)和影響?

致謝:感謝中國(guó)科學(xué)院大學(xué)人文學(xué)院孫小淳教授在本文研究過(guò)程中給予的思路啟發(fā)、討論和具體指導(dǎo)意見(jiàn),對(duì)研究進(jìn)展和論文撰寫有很大幫助.