乔丝琳·贝尔·伯内尔女爵士伯内尔1943年出生于北爱尔兰城市贝尔法斯特的一个贵格派(Quaker)家庭。在一种宗教气氛浓郁而又思想开明的家庭氛围中,她的成长受到做建筑师的父亲的极大影响。伯内尔的父亲阅读爱好广泛,也经常从图书馆借出各种书籍带回家,这自然也影响了伯内尔的阅读趣味。
伯内尔在少年时期就展示出在科学方面的才华。14岁时的一天,她偶然看到父亲从图书馆借来的两本书,一本是弗雷德·霍伊尔(Fred Hoyle)的《天文学前沿》(Frontiers of Astronomy),另外一本是丹尼斯·夏玛(Dennis Sciama)的《统一的宇宙》(The Unity of the Universe)——两位剑桥大学天文学家撰写的关于天文学的科普书让伯内尔读得津津有味,也从此开始对天文学着迷。
尽管对天文学研究充满兴趣,但一开始伯内尔对于自己的科研能力并无太大信心,担心自己没法成为一个成功的天文学家,因此她在大学阶段选择进入格拉斯哥大学物理学专业学习,算是给自己留一条出路——如果在大学里的学习并不突出,自己还可以在毕业后凭着物理学学位找到工作。
伯内尔随后在博士研究阶段进入剑桥大学卡文迪许实验室,跟随英国著名天文学家安东尼·休伊什(Antony Hewish)从事天文学研究,她一生中最著名,也最有争议性的事件正是在博士研究阶段发生的。在1967年进行的天文学观测中,她首先发现了一种周期性的、酷似由外星生命发射的神秘射电信号,这个来自太空的信号被命名为“小绿人1号”(Little Green Man 1)。
这种前所未见的新奇射电信号,经过伯内尔的多次提醒,终于引起了导师休伊什以及当时卡文迪许实验室的另一位著名天文学家马丁·赖尔(Martin Ryle)教授的注意。他们经过仔细研究和分析,由此发现了宇宙中一种独特的天体——脉冲星(Pulsar)。
因为这项杰出的发现,安东尼·休伊什与马丁·赖尔共同获得了1974年的诺贝尔物理学奖,而作为脉冲星信号的最初发现者,伯内尔却榜上无名,这在全世界科学界引发了极大的争议。此后,伯内尔因为发现脉冲星和其他出色的天文学研究成就获得了科学界的众多荣誉,她曾经担任英国皇家天文学会(Royal Astronomical Society)会长和英国物理学会(Institute of Physics)会长。
引力波天文学开启了一个全新的时代
三联生活周刊:从博士研究开始,你在整个研究生涯中,经历了天文学领域的两次巨大转变:一次是天文学研究从静态宇宙模型转变为膨胀的宇宙模型,另一次是从膨胀的宇宙模型转变为加速膨胀的宇宙模型。你认为现在的天文学研究中,有没有类似于之前这样令人激动的大转变正在发生?
伯内尔:是的,关于(宇宙是静态的还是膨胀的)这个问题的争论,在我读博士的时候进行得最激烈,人们后来花了很长时间才真正解决了这个问题。对于现在的天文学研究,我认为最有希望的领域是引力波天文学研究,可能会比之前两次天文学研究的突破更加重要,因为它开辟了一个全新的领域。天文学家们花了40多年的努力才取得了这样的成就,终于达到了探测引力波所需要的灵敏度。
三联生活周刊:人类对于宇宙曾经有一个非常简单的描述,从大爆炸开始,然后星系形成,持续膨胀……现在我们发现了暗物质、暗能量,就像你说的,这变得“越来越凌乱了”(getting messier and messier)。那么你对于我们现有的宇宙图景有什么看法,它会是我们关于宇宙的最终理解吗?
伯内尔:我肯定这不会是人类关于宇宙的最终理解。现在天文学家们正在对脉冲星进行一些更细致的观测,这会把爱因斯坦的广义相对论推到最极致的程度,因为我们知道,引力的强度和其他基础相互作用的强度有很大不同,而且目前引力理论与量子引力理论也并不相容。有人怀疑,我们对于引力的理解并不完全正确,有一些研究脉冲星的天文学家希望利用脉冲星对广义相对论进行最严格的验证,并且验证等效原理(广义相对论最基础的理论假设)。至今为止,我必须说,爱因斯坦的理论(广义相对论)都极为成功,但是我们希望能够找到一些与其不相符的观测结果。虽然目前还没有发现,但是这样的观测会一直持续下去,而且观测的精度会越来越高。
三联生活周刊:你是否持有一种信仰,宇宙应该是简单并且是美的?
伯内尔:我想这更多是一种科学家做出的假设,很多时候如果人们观测到一些与理论预测相符的结果,就会感到非常激动。但是我认为(持有这样的信仰)也会有一种危险在里面,因为有好多次我听到有人说“这个理论看上去这么漂亮,它一定是正确的”——这不是好的科学态度。保持开放的态度非常重要。
三联生活周刊:你认为目前在天文学研究中最大的谜题是什么?是有关暗能量的真实身份吗?
伯内尔:有可能是暗能量,在这方面我不大确定。目前在天文学领域,有一个重大进展就是研究持续时间很短的天文学现象(Transient Phenomena),这种现象还几乎没有被人仔细地研究过,直到最近才引起重视。对于这种现象的深入研究会是天文学领域在下个十年的重要课题,而且我猜想,会在天文学观测中发现一些我们根本意想不到的现象,这可能完全改变我们对于宇宙的认识。我们正在经历天文学研究中一段非常有趣、也非常重要的阶段,再过十年,天文学研究会处于什么状态,我实在没办法想象。
三联生活周刊:这个问题是关于你的家庭的。你出生自一个贵格派的家庭,那么你是否信仰上帝,你如何在信仰和科学之间找到平衡?
伯内尔:信仰和科学对于我来说并没有任何矛盾之处。因为在我的教派中,人们不会告诉你必须去相信什么。我的教堂告诉我,要由自己去探索该相信什么。所以我拥有发展自己的宗教观的自由,对我来说,在宗教和信仰之间并没有矛盾,这两者连产生矛盾的机会都没有。我只能说,宗教和科学对我来说都很合适,符合我的品味,它们只是我生活中完全不相干的两个部分。
三联生活周刊:欧洲空间局的盖亚探测器(Gaia Spacecraft)刚刚公布了它对银河系进行全面探测的数据,建立了一个包含银河系内1%天体的三维地图。你认为会不会有一天,人类可以描绘出一幅包含了整个宇宙的地图?
伯内尔:我想这样一个工程会要求太多的资源,会消耗“天文级别”的资源。目前来看它可能过于宏大了,不大实际。
女科学家为科研带来了多样性
三联生活周刊:你为自己探测到的第一个脉冲星信号命名为“小绿人1号”,这只是一个绰号,还是你曾经一度认为当时探测到的信号就是来自于某种外星智慧生命?
伯内尔:这只是一个绰号而已,因为这些信号持续重复的时间过长了,不像是智慧生命发出的,所以我从一开始就没有怀疑它有可能来自外星智慧生物。
三联生活周刊:那么你是否期待人类在某一天能够收到来自宇宙中其他智慧生命发射的信号呢?
伯内尔:在理论上确实可能接收到,但实际中,这样的信号可能会非常的微弱。目前美国有搜寻地外文明计划(SETI)正在进行,所以或许有一天我们就能接收到来自外星智慧生命的信号了。另外一个令人鼓舞的消息是,我们现在发现了很多的类地行星,比我们之前设想的要多很多,这也就说明有更大的可能性存在外星智慧生命。当然他们可能距离我们非常遥远,但是仍然有可能进化出某种生命形式。
三联生活周刊:如果不去考虑当年你还是一个研究生,或者是一名女性,你认为自己是否应该因为发现脉冲星而获得诺贝尔物理学奖?
伯内尔:直到(我发现脉冲星)的那个时候,诺贝尔委员会还没有承认过学生的研究成果。在整个诺贝尔奖的评奖历史中,大概只有极少的例外,比如布莱恩·约瑟夫森(Brian Josephson,剑桥大学物理学家,于22岁还是剑桥大学研究生时在超导领域做出了重大发现,因此在1973年获得了诺贝尔物理学奖),但他得奖的时候已经35岁了,并不是一个学生。
他们(诺贝尔委员会)并不愿意把诺贝尔奖给年轻人。但是在休伊什和赖尔之后获得诺贝尔物理学奖的两个天文学家——约瑟夫·泰勒(Joseph Taylor)和拉塞尔·赫尔斯(Russell Hulse),在首先发现脉冲双星的时候,赫尔斯还只是一个研究生,但诺贝尔委员会在那时(1993年)承认了他俩的工作。当然这是好多年之后了,我想或许在那个时候诺贝尔委员会改变了自己的规则。
三联生活周刊:你曾经说过:“女人对于科学研究所带来的,或者说对于任何领域所带来的,是她们来自(与男性)不同的地方,她们有着不同的背景。”你现在仍然这么想吗?
伯内尔:是的。相对于男性来说,女人具有不同的经验。而对于一个研究组,或者说对于任何组织来说,拥有一群背景不同的人是很重要的。和女性因素一样,在一个组织中有来自其他种族,或是其他国家的人也是非常重要的,因为在思考问题的时候拥有了更多的角度和更大的灵活性。对于女性研究者来说,最大的优势可能在于她们不是男性。直到现在,英国的科研领域仍然是一个男性所主宰的世界,而这个世界需要女性加入以增加多样性。
三联生活周刊:作为英国女性科学家的代表性人物,你是否认为在今天的英国,女性科学家想要取得成功仍然比男性更难?
伯内尔:随着科研状况的改变,情况也有所变化,比如说在英国,学习生命科学的学生大多数都是女性,而在工程学和物理学领域仍然是男性更多。关于在科学研究中的性别比例问题,各国的差别很大。比如说在阿根廷,38%的天文学家是女性,而在英国,这个比例大概只是13%。对于女性而言,并不是说进行科学研究要比男性难度更大,而是女性更难成为一个科学家,她们会更多地受到各方面的影响。但是一旦成为了科学家,女性就可以做出非常好的科研成果。