五
科学固然是一项理性的事业，但情感有时候也起着很微妙的作用。爱丁顿对钱德拉的批判带有很大的非理性成分，之所以有广泛的“群众基础”，乃因为大多数物理学家都跟爱老一样有一颗悲天悯人之心，都希望恒星有一个好的归宿。相比而言，年轻的科学家就没有那么多愁善感，对新颖性更容易产生本能的好奇。
如果说茨维基喜欢联合作战，奥本海默则是喜欢带兵作战。大概就是这种性格决定了他日后成为曼哈顿计划卓越的领导者。他培养学生的方式是让十几个研究生和博士后组成一个小组，每次跟一个小组讨论不同的课题，学生或旁听、或插话、或发言、或互相批判，气氛活泼热烈，乱刃争锋，灵光迸发。奥本兴趣广泛，中子星假设一经提出，就成为奥本的关注重点。奥本的优势在于，善于从复杂问题的浓云厚雾中透视到核心，在歧路重重的困境中迅速勾画出清晰的线路，而把细节交给自己的助手或部下处理。
在茨维基天才的中子星假设的表述极其复杂，正确的洞见与错误的猜想交织在一起，奥本就能迅速摆脱细节的纠缠，直击一个核心问题——中子星是否存在一个质量的极限？这关系到恒星能否最终避免黑洞的前途。
奥本首先用几页纸做了一个粗略的计算，结果是令他振奋的：只有6个太阳质量以下的中子星可以维持压力与引力的平衡！（哈哈！唯恐天下不乱！）接下来他就要考虑精细计算。这方面，钱德拉已经提供了范本，只需要作三点修正：第一、以中子简并压力取代电子简并压力；第二，引力计算只能用广义相对论方程（而钱德拉用的是更简单的牛顿方程）；第三、必须考虑核力（强相互作用力）效应。但这第三点，明知道核力作用必不可少，但计算时还只能暂时忽略不计，因为当时的物理学界对核力还知之甚少，甚至不知道它是斥力还是引力。（我们在后面将知道，强力作为引力，其强度变化却与万有引力正相反——与距离的平方成正比，就是说距离越近就越弱，距离远了反而越强）到这一步，奥本觉得就可以交给学生了。这次他找到了从俄国移民来的沃尔科夫（George Volkfuff）。这时的沃尔科夫获得博士学位不久，接到如此重大的任务使他振奋，经过几个月的艰苦奋斗，他算出了中子星的极限质量——0.7个太阳质量。
怎么比钱德拉极限还小？记往喽，这个计算是忽略了核力的。拿到这个结果，奥本还要考虑两种可能的修正：核力或者减弱压力，或者增强压力。最后得出结论：中子星极限在半个到几个太阳质量之间。奥本和沃尔科夫的研究成果发表在1939年的《物理学评论》上，题目为《关于大质量中子核》。奥本不愿搭理狂妄而无理的茨维基，因此宁可使用“中子核”这么个不准确的概念。尽管在定量方面还不太精确，定性的结论却是明白无误的——中子星不是恒星的最后避难所！
之后的事情我们也知道了，奥本和几乎所有优秀物理学家都造原子弹去了，天体演化理论研究也就冷却了下来。到了战后，科学的计算手段已今非昔比，拥有了功率越来越大的电子计算机，对核力的了解也比1930年代有了长足的进步。现在科学共同体公认的中子星质量界限大约是1.5~3个太阳质量之间。总之，中子星的坍缩是必然的。
不管茨维基多么令人讨厌，他天才的洞悉力还是令人叹为观止，由超新星这种天文现象，他居然就猜测出了一种人们从未观察到的天体。当1960年代天文观测家们亲眼看到这种天体的时候，人们就更多的记住了他的好处。
1967年，剑桥一位24岁的女研究生乔斯林·贝尔（Jocelyn Bell）发现了一种有规律射电脉冲信号，周期在1.337秒。以后这类的星星陆续被发现，每秒钟发射几次到几百次的脉冲信号的都有，像我们每分钟跳几十次的脉搏一样，被称为“脉冲星”。这种奇怪的天文现象太刺激想像力了，有人解释为是外星人向我们发送信号（暗送秋波？）。因此有人给第一颗脉冲星命名为“小绿人1号”。
文学式的浪漫故事毕竟不靠谱，美国康奈尔大学的汤米·戈尔德（Tommy Gold）用中子星模型对脉冲星作了科学的解释。戈尔德想，如果有一个星球从磁极发射出一束很窄的连续不断的射电信号，这颗星球又每秒种自转几十次，磁极与自转轴一般是不重合的，二者的夹角甚至可以达到90度，那么转一圈信号就可能扫到地球一次，我们在地球上收到的，就是每秒几十次的“脉冲”信号。也就是说，天体发出的信号实际上是连续的，只不过我们收到的是间断的。（想一想歌舞厅里的光柱球）
图19.3 脉冲星脉冲信号的形成机制。如果地球在射束上方或下方箭头的方向，这颗星星每自转一周地球就能收到一个“脉冲”信号。
有三点理由，都需要脉冲星有极高的密度，而且远高于白矮星：其一，即使是白矮星的密度，也不可能有如此强的电磁射束；其二、如此高速的自转速度（约0.001~11秒一次）只能用角动量守恒定律（角动量＝半径×质量×速度）来解释。比如我们这个半径6000公里的地球是一颗白矮星，当它坍缩成了半径只有10公里的中子星时，半径就缩小到了原来的1/600，假设质量不变，在没有外力介入的情况下，要维持原来的角动量不变，就只有将原自转速度（24小时自转1次）提速600倍，相当于每小时要昼夜更替25次。可见达到脉冲星的自转速度，必须是一个天体由一个极大的半径坍缩到极小的半径才有可能；其三、如此快的自转速度，就算是白矮星也会支离破碎，必须有远高于白矮星的密度才经得起这样的折腾。因此戈尔德就认为所谓脉冲星只能是中子星。
西方科学家也是厉害，他们在“蟹状星云”的中心发现有一颗脉冲星，又查到了900年前的中国宋代人记载在这个天体位置发生过一次白天都能看见亮光的令人恐怖的大爆炸，即现代天文学说的“超新星爆炸”。用中子星理论一套，符合得一塌糊涂：宋朝时电子简并态坍缩，引起大爆炸，之后冷却收缩就成了现在中子星，即观测到的脉冲星，而“蟹状星云”就是爆炸时抛射出来的物质。
图19.4 蟹状星云X光/可见光波段合成图像
脉冲星的发现在天文学史上是具有革命性意义的。脉冲星即中子星虽还不是黑洞，但天文学家们不再怀疑黑洞的存在了，因为既然电子简并压力可以被击溃，我们就没有理由相信中子简并压力固若金汤。中子星的密度已经大得令人恐惧了，可是相对论原理限定了中子简并压力的线性增加也有一个极限，如果中子星的质量大于约3倍太阳质量的极限，引力终会超越中子简并压力，把这颗“大原子核”“压碎”，信了爱丁顿现在我们就不得不彻底绝望了——量子简并让位给相对论简并，引力大军所向无敌，坍缩无极限！这种兵败城破的情形想起来都头皮发麻，就饶我一回吧，咱们把这放到下一章再讲。只告诉大家点高兴的，到了1960年代以后，黑洞理论和实验观测也都有了长足的进步，一切有利的证据都指向钱德拉，而不利证据指向爱丁顿。
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