功勞歸屬:弗雷德·霍伊爾爵士是否被自己所困?

已故弗雷德·霍伊爾爵士的一位同事表示,他的朋友在解釋宇宙如何獲得其元素方面,從未得到應有的認可

已故天體物理學家弗雷德·霍伊爾爵士因提出恆星如何將氫和氦鍛造成遍佈宇宙的較重元素的理論而備受讚譽,但一位前同事表示,他在 1954 年發表的一篇論文中概述了這一想法,卻未獲得應有的讚譽,因為他未能明確寫出一個關鍵方程式。

霍伊爾於 2001 年去世,享年 86 歲,在科學界是一位悲劇人物。與絕大多數宇宙學家不同,他從未接受宇宙大爆炸理論,而是更傾向於宇宙不變或穩態的觀點。晚年,他接受了地球生命起源於外太空的觀點。當期刊拒絕接受他探索這一想法的論文時,他直接面向公眾,撰寫了面向大眾讀者的書籍。

早在聲名狼藉之前,霍伊爾就憑藉 1954 年發表在《天體物理學雜誌》上的一篇論文做出了本應持久的貢獻,該論文闡述了一個過程,即質量大於 10 個太陽質量的恆星會透過一系列逐漸升溫的核聚變反應,在其核心將氫和氦燃燒成更重的元素。隨著這樣的恆星老化,它最終會像洋蔥一樣分層,最重的元素(鐵和鎳)位於核心,而較輕的元素則逐漸向表面分層。當恆星最終在超新星中爆炸時,它會將這些元素散射到太空中,在那裡它們將播撒到仍在形成的恆星系統中。


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在霍伊爾的工作之前,大多數專家認為元素是在大爆炸期間(現在可追溯到大約 137 億年前)的核聚變爆發中誕生的。

克萊頓說,但研究人員在討論聚變元素形成或核合成時,通常會引用霍伊爾和三位同事於 1957 年合著的一篇論文,該論文更詳細地探討了問題的其他方面。唐納德·克萊頓是南卡羅來納州克萊姆森大學物理學和天文學榮譽退休教授。

在最近一次紀念那篇被稱為 B2FH 的論文(以其作者的首字母命名:傑弗裡和瑪格麗特·伯比奇,現在在加州大學聖地亞哥分校,以及已故的加州理工學院的威利·福勒和霍伊爾)發表 50 週年的會議上,克萊頓表示,在 1960 年至 1973 年間發表的 30 篇主要的核合成論文中,有 18 篇引用了 B2FH,只有一篇提到了霍伊爾 1954 年的論文。

克萊頓在《科學》雜誌上撰文指出,引用錯誤的原因是這兩篇論文都沒有包含一個相對簡單的方程式,而這個方程式在霍伊爾 1954 年的著作中是隱含的。“霍伊爾方程式”,正如克萊頓所稱,它將垂死恆星噴射出的重元素質量與其死亡率以及連續核反應期間產生的各種同位素的丰度變化聯絡起來。

“他是一位數學專家。遺憾的是,他沒有決定直接寫出這個方程式,”克萊頓說,他是福勒的學生,並與霍伊爾和他都合作過。一個簡潔的方程式為其他研究人員提供了“可以依靠的東西”。他補充說,現在研究人員很可能在沒有詳細閱讀創始論文的情況下就引用了 B2FH。

加州大學聖克魯茲分校的天體物理學家、最近 B2FH 會議的組織者斯坦福·伍斯利指出,包括 B2FH 的每位作者在內的十幾位研究人員“為核天體物理學的創立貢獻了獨特而重要的見解”。“但我同意,”他指出,“霍伊爾 1954 年的論文被低估和引用不足。”

克萊頓認為,霍伊爾錯過了在 1957 年鞏固其遺產的機會,當時他和福勒剛從梵蒂岡的天文學會議回來,正在編輯伯比奇夫婦撰寫的論文草稿。克萊頓說,最終的成果“是一篇偉大的論文,但他們沒有深入研究霍伊爾已經鋪設的基礎”,他還補充說,“霍伊爾對校對從來不感興趣。”

傑弗裡·伯比奇表示,霍伊爾“當然解決了元素的起源問題”。但他回憶說,B2FH “在很大程度上是一次合作”。他說,霍伊爾不是那種會因為編輯有點耗時而將重要的東西遺漏在論文之外的人。

每個人都同意的一件事是,霍伊爾在 1983 年受到了不公正待遇,當時福勒因其在核合成方面的工作(與蘇布拉馬尼揚·錢德拉塞卡分享)獲得了諾貝爾物理學獎。克萊頓說,諾貝爾委員會的決定可能更多地與霍伊爾拒絕科學正統有關,而不是與任何缺失的方程式有關。

“弗雷德讓自己邊緣化了,”克萊頓說。“他讓自己看起來像一個酸溜溜的傢伙,只關心穩態宇宙和來自外太空的生命。……他讓自己看起來很愚蠢。”

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