中國天眼天問：宋朝客星與脈沖星的前世今生

仰望星空，浩瀚宇宙繁星閃爍、熠熠生輝，銀河系如同瀑布落九天，召喚人們無限的追思與遐想。回溯時光，詩人屈原感發“天問”而求索，李白將“月光”擬成地上霜。天文學與天體物理學家們歷經幾世紀的接力研究，詩人與賢哲關于天空的迷思漸顯端倪：廣袤宇宙的星星就如同我們的地球圍繞的太陽，它們大多是依靠核燃燒維持發光的恒星。于是，一系列的“天問”隨之產生了：這些燃燒的恒星不可能永恒發光發熱、它們必有終點，那么恒星是如何終結的？恒星終結后的產物又是什么？恒星終結那一刻，是天堂的渴望，還是地獄的恐懼？人類永恒的“天問”可否探尋其究？既然天眼釋疑“天問”，中國天眼的科學目標——脈沖星將如何與上述“天問”謎團糾纏在一起？

為解惑釋疑，讓我們先搭上時光的快車，穿越到一千年前的宋朝，找尋脈沖星與中國的關系蹤跡，揭示一個開啟新時代的“天機”。公元1054年7月4日（宋至和元年）的星空突降“客星”，遭遇了一次千載難逢的重大“天象”。金牛座的天關星附近突然闖進一個“客星”，異常明亮——這也就是后來天文學家所定義的蟹狀星云超新星。

公元1054年，金牛座突然闖入“客星”一事，經天文歷史學家證實，除了中國天文學家的詳細記錄，世界各國也有與之相關的記載存世：印度、阿拉伯、日本和朝鮮的天文學家都曾記錄了這次星象。更有趣味的是，居住在美國亞利桑那的印第安土著，頗具藝術想象力，他們將所見天象繪成兩幅圖像，并雕刻在巖壁。那么這時，歐洲的天文學家在忙什么？據說他們在中世紀的宗教管制下，雖有少量記錄，但毀于阿爾卑斯山的修道院。唯獨我們大宋朝天文學者和歷史學家們，確鑿翔實、精細描述，這才留給世界一個完整而精美的天文學記錄。可以說，其記錄本身就像公元1054年超新星大爆發一樣，令人嘆為觀止。由此可以推論，中國文化自信的重要源泉之一在于宋朝的科技成就，那時歐洲的知識分子還處于啟蒙開化、徘徊摸索階段。

在這顆超新星被遺忘了六七百年之后，天文學家用望遠鏡又偶然發現了它。英國醫生、天文學愛好者約翰·貝維斯于1731年發現天空中有一團類似于云狀的物體，并把它添加到自己的“星圖”中，后來法國天文學家查爾斯·梅西耶獨立觀察它27年后，將此星云加入自己的《梅西耶星團星云表》，并使之名列榜首。此后，1850年羅斯爵士又觀測到該星云，并依據形狀將其命名為“蟹狀星云”；羅斯還發現它在不斷擴張，速度高達1100公里/秒。

那么，這團“星云”的發現有何價值呢？現在，我們再跟隨時光快車回到上世紀30年代。當時，蘇聯物理學家朗道曾猜想存在由中子構成的致密星體，后經美國物理學家、原子彈之父奧本海默詳細計算得到，這種星體只有20公里大小，相當于北京市區范圍，可是其質量卻相當于整個太陽系總和。這在當時是一個天方夜譚的科幻構想，這星體靠什么力量支撐來頂住強大的引力場？奧本海默認為是中子之間的“量子”排斥力，這是源自剛剛創立不久的量子力學理論。接著，就在物理學家預言中子星的存在后不久，天文學家就預言中子星不僅存在，而且可能是超新星爆發的產物。然而，如何證明這一猜想呢？這當然是要用望遠鏡觀測事實來驗證，而前提是首先要發現中子星。如何發現，天文學家再次想起了公元1054年的那顆“客星”，最簡捷的方法便是在蟹狀星云中尋找殘留的中子星。

有科學家指出在蟹狀星云中有一顆中子星。他們的猜想推理如下：在恒星的核燃料耗盡后，恒星中心部分坍縮引起超新星爆發時，向中心坍縮的質量超過1.4個太陽質量，而恒星質量達到約20個太陽質量時，自由電子的壓力不能抵抗強大引力而繼續坍縮，導致原子核破裂，電子和質子作用變成中子，形成中子的海洋，最后因為中子所產生的量子壓力可抵抗引力而使坍縮停止，從而形成穩定的中子星。