功劳归属:弗雷德·霍伊尔爵士是否被自己所困?

已故弗雷德·霍伊尔爵士的一位同事表示,他的朋友在解释宇宙如何获得其元素方面,从未得到应有的认可

已故天体物理学家弗雷德·霍伊尔爵士因提出恒星如何将氢和氦锻造成遍布宇宙的较重元素的理论而备受赞誉,但一位前同事表示,他在 1954 年发表的一篇论文中概述了这一想法,却未获得应有的赞誉,因为他未能明确写出一个关键方程式。

霍伊尔于 2001 年去世,享年 86 岁,在科学界是一位悲剧人物。与绝大多数宇宙学家不同,他从未接受宇宙大爆炸理论,而是更倾向于宇宙不变或稳态的观点。晚年,他接受了地球生命起源于外太空的观点。当期刊拒绝接受他探索这一想法的论文时,他直接面向公众,撰写了面向大众读者的书籍。

早在声名狼藉之前,霍伊尔就凭借 1954 年发表在《天体物理学杂志》上的一篇论文做出了本应持久的贡献,该论文阐述了一个过程,即质量大于 10 个太阳质量的恒星会通过一系列逐渐升温的核聚变反应,在其核心将氢和氦燃烧成更重的元素。随着这样的恒星老化,它最终会像洋葱一样分层,最重的元素(铁和镍)位于核心,而较轻的元素则逐渐向表面分层。当恒星最终在超新星中爆炸时,它会将这些元素散射到太空中,在那里它们将播撒到仍在形成的恒星系统中。


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在霍伊尔的工作之前,大多数专家认为元素是在大爆炸期间(现在可追溯到大约 137 亿年前)的核聚变爆发中诞生的。

克莱顿说,但研究人员在讨论聚变元素形成或核合成时,通常会引用霍伊尔和三位同事于 1957 年合著的一篇论文,该论文更详细地探讨了问题的其他方面。唐纳德·克莱顿是南卡罗来纳州克莱姆森大学物理学和天文学荣誉退休教授。

在最近一次纪念那篇被称为 B2FH 的论文(以其作者的首字母命名:杰弗里和玛格丽特·伯比奇,现在在加州大学圣地亚哥分校,以及已故的加州理工学院的威利·福勒和霍伊尔)发表 50 周年的会议上,克莱顿表示,在 1960 年至 1973 年间发表的 30 篇主要的核合成论文中,有 18 篇引用了 B2FH,只有一篇提到了霍伊尔 1954 年的论文。

克莱顿在《科学》杂志上撰文指出,引用错误的原因是这两篇论文都没有包含一个相对简单的方程式,而这个方程式在霍伊尔 1954 年的著作中是隐含的。“霍伊尔方程式”,正如克莱顿所称,它将垂死恒星喷射出的重元素质量与其死亡率以及连续核反应期间产生的各种同位素的丰度变化联系起来。

“他是一位数学专家。遗憾的是,他没有决定直接写出这个方程式,”克莱顿说,他是福勒的学生,并与霍伊尔和他都合作过。一个简洁的方程式为其他研究人员提供了“可以依靠的东西”。他补充说,现在研究人员很可能在没有详细阅读创始论文的情况下就引用了 B2FH。

加州大学圣克鲁兹分校的天体物理学家、最近 B2FH 会议的组织者斯坦福·伍斯利指出,包括 B2FH 的每位作者在内的十几位研究人员“为核天体物理学的创立贡献了独特而重要的见解”。“但我同意,”他指出,“霍伊尔 1954 年的论文被低估和引用不足。”

克莱顿认为,霍伊尔错过了在 1957 年巩固其遗产的机会,当时他和福勒刚从梵蒂冈的天文学会议回来,正在编辑伯比奇夫妇撰写的论文草稿。克莱顿说,最终的成果“是一篇伟大的论文,但他们没有深入研究霍伊尔已经铺设的基础”,他还补充说,“霍伊尔对校对从来不感兴趣。”

杰弗里·伯比奇表示,霍伊尔“当然解决了元素的起源问题”。但他回忆说,B2FH “在很大程度上是一次合作”。他说,霍伊尔不是那种会因为编辑有点耗时而将重要的东西遗漏在论文之外的人。

每个人都同意的一件事是,霍伊尔在 1983 年受到了不公正待遇,当时福勒因其在核合成方面的工作(与苏布拉马尼扬·钱德拉塞卡分享)获得了诺贝尔物理学奖。克莱顿说,诺贝尔委员会的决定可能更多地与霍伊尔拒绝科学正统有关,而不是与任何缺失的方程式有关。

“弗雷德让自己边缘化了,”克莱顿说。“他让自己看起来像一个酸溜溜的家伙,只关心稳态宇宙和来自外太空的生命。……他让自己看起来很愚蠢。”

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