诺贝尔奖与摇滚史上最著名的专辑封面

作者: 王实

来源: 石头科普工作室

发布日期: 2020-05-24 12:01:11

文章讲述了摇滚乐队快乐分队的专辑《Unknown Pleasures》封面设计的背后故事,以及该设计图案与诺贝尔物理学奖获得者安东尼·休伊什的发现——脉冲星之间的联系。文章详细描述了脉冲星的发现过程、特性及其在天文学中的重要性,并探讨了这一科学发现如何影响流行文化,特别是摇滚音乐领域。

2020年5月18日,距离快乐分队(Joy Division)乐队主唱的伊恩·柯蒂斯(Ian Curtis)在自家厨房上吊自杀过去整整四十年。自快乐分队在1979年发布的第一张录音室专辑《Unknown Pleasures》之后,一个充满科幻感“重峦叠嶂”的图案作为后朋克时代的摇滚标志出现在各种地方:T恤、帆布袋、手机壳、电影等等。

这是摇滚史上最为成功的专辑封面之一,Peter Saville负责设计的《Unknown Pleasures》专辑封面,成功到被戏称“封面比音乐出名”。也许你曾经见过这个伟大的“标志”,但你可能不知道的是,在专辑发布五年前,1974年,一位射电天文学家安东尼·休伊什(Antony Hewish)正是因为这张图片获得当年的诺贝尔物理学奖。

从《Unknown Pleasures》专辑发布向前回溯12年,1967年10月6日,一位剑桥大学的研究生乔丝琳·贝尔(Jocelyn Bell)在射电望远镜每天产生的数十米记录纸带上标注下了一个规律的脉冲信号。那年他的导师休伊什指导设计建造了一个占地16000平方米的长波接收天线阵列。这套新的设备具备当时很多射电望远镜不具有的响应时间短的特点,能识别出信号在短时间内的“闪烁”或“脉冲”。

得益于此,贝尔能敏锐地在大量数据中观察到一个周期在一秒左右的异常的规律脉冲信号。在之后的几个月中她和导师休伊什一起进行进一步的记录观察和实验,确定这是一个具有极其精确的周期(精确到千万分之一秒)——1.337302088331秒,的太阳系外辐射源。这种高频周期性的辐射源是在天文学观测中从未遇到过的,贝尔最初将其称为CP1919(代表其所在的赤经坐标19h 19m)。

后来的观测结果表明CP1919没有展现出多普勒效应,他们判断这不是来自外星人的联络信号,而是一种新发现的遥远天体——脉冲星。到1968年底,人们已经相继发现了23颗脉冲星,并且基本确定脉冲星就是高速旋转的中子星。中子星是一种致密星,即恒星演化的晚期,内部的核反应停止后,恒星会在自身的重力下坍塌成十分致密的星体。

中子星的压力十分之大,以至于可以“把电子压到质子中去”形成中子,所以其内部只由排列十分紧密的中子构成。一颗具有太阳质量的中子星其大小也不会超过数十千米,其密度一般相当于把地球压缩到冠状病毒的大小(100纳米左右)。如此小的体积和表面积,表明中子星由于热辐射所发出的光是非常微弱的,用传统光学手段难以观测,这也是中子星停留在理论模型中数十年的原因。

在恒星坍塌成中子星的过程中,随着体积的缩小,其旋转速度和散发出的磁场都逐渐被“浓缩”,最终形成一个具有高自转速度(几毫秒到几秒的时间内旋转一圈,有些比家用搅拌机还要快),表面有高强度磁场的星体。如此快速旋转的磁场会使得在磁场中运动的带电粒子发出强烈的电磁辐射,并被磁场约束到磁场两级形成两道辐射“光束”。当这样的光束扫过地球时,就产生了一个稳定的高频脉冲信号,也被称为“灯塔效应”。

中子星的光束像宇宙中的灯塔一样规律地扫过地球。

Unknown Pleasures的封面正是CP1919的脉冲信号。这张图最早出现在贝尔第一次发现CP1919的3年后,1970年Harold D. Craft, Jr.的博士论文里。Harold D. Craft, Jr.在论文中分析了12颗脉冲星,通过将脉冲星每次脉冲的信号叠加在一起作图进行对比。这也阴差阳错让它成为了可能是“最著名的博士论文”。

图中每一条记录都代表脉冲星的光束扫过一次地球,上下两条记录的时间差就是CP1919的周期。每次脉冲的脉宽和形态大致类似,这也是中子星稳定旋转的一个表征。宇宙深部灯塔的脉冲触动了快乐分队的成员和封面的设计师Peter Saville,以极简的风格将CP1919扮成了摇滚史上最有影响力的标志。

深空诡秘的景色与音乐的美学在Peter Savile眼里融为一体,在他给快乐分队的单曲Transmission设计的“7英寸”版本封面和单曲合集 +- Singles 1978–80的封面也使用了天文学相关的图片。

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