2019年諾貝爾物理學獎:天體物理學5年3次獲諾獎

2019-10-09
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  海通社據人民網消息:斯德哥爾摩當地時間10月8日,諾貝爾獎委員會在瑞典皇家科學院宣布,一名加拿大美國裔物理學家詹姆斯·皮布爾斯(James Peebles)和兩名來自瑞士天文學家米歇爾·馬約爾(Michel Mayor)、迪迪埃·奎洛茲(Didier Queloz)獲得2019年諾貝爾物理學獎,以表彰他們「在增進我們對宇宙演化,以及地球在宇宙中地位的理解方面所做出的貢獻」據了解,他們將獲得金質獎章、證書,皮布爾斯將獲得獎金的一半(約450萬克朗),另一半將由馬約爾和奎洛茲共同分享。

  諾貝爾物理學獎主要集中四個領域,粒子物理、天體物理、凝聚態物理、原子分子及光物理。此次摘得桂冠的是研究天體物理的三位科學家,他們的研究發現,顛覆了之前人們的宇宙觀。過去五年當中,天體物理的成果已經三次得獎。除了今年以外,還有2015年的中微子振盪(屬於天體物理或粒子物理)以及2017年引力波的發現。

  一切始於宇宙大爆炸

  詹姆斯·皮布爾斯來自美國普林斯頓大學,他對物理宇宙學的深刻見解豐富了整個研究領域,他的理論和觀察為幾乎所有現代宇宙學研究奠定了基礎,並且將高度猜測性的領域轉變為精密科學。他的探究使我們對宇宙的結構和歷史有了全新的認識,有助於我們理解宇宙在大爆炸後是如何演化的。米歇爾·馬約爾和迪迪埃·奎洛茲來自瑞士日內瓦大學,他們首次發現太陽系外的一顆行星,在尋找未知行星的過程中探索了我們的宇宙鄰居,開啟了人類對系外行星的探索——宇宙中是否有其他生命的存在。他們的發現永遠地改變了我們對世界的看法。

  大爆炸理論認為宇宙曾有一段從熱到冷的演化史。大約140億年前,在宇宙最開始的時刻,當時的宇宙非常熱,密度相當大。自宇宙爆炸之後,宇宙體系在不斷地膨脹,使物質密度從密到稀地演化,溫度也很快冷卻、下降。大爆炸後不到40萬年,宇宙變得透明,光線可以在太空中穿行。即使在今天,這種古老的輻射仍然存在於我們周圍,許多宇宙的秘密都隱藏在其中。

  皮布爾斯在宇宙學方面的貢獻主要集中在宇宙微波背景輻射上。而宇宙微波背景輻射的發現為宇宙大爆炸模型提供了強有力的證據,同時皮布爾斯還用大爆炸理論解釋了宇宙初期的痕跡,並發現了新的物質進程。他的研究工作使得宇宙學迅速成長起來,結果顯示,在我們所知的宇宙中,只有5%的物質是已知的,即這些構成了恆星、行星、樹木和人類生命的物質。剩下的95%是未知的暗物質和暗能量。所謂的暗能量會推動宇宙的膨脹,而暗物質是一種看不見的物質,它似乎懸浮在星系周圍,僅僅通過引力來彰顯存在感。當然,這是一個謎,也是對現代物理學的一個挑戰。

  開啟太陽係以外的新世界之門

  1995年10月,米歇爾·馬約爾和迪迪埃·奎洛茲宣佈在我們的太陽系外首次發現了一顆行星,這是一顆太陽系外行星,它圍繞著我們的銀河系中的一顆類似太陽的恆星運行。在法國南部的Haute Provence天文台,他們在使用定制的儀器分析類太陽恆星「飛馬座51」時,發現了一顆圍繞其運轉的行星,也就是「飛馬座51b」。這無疑是天文學上的一座里程碑,自此之後,更多的系外行星在太陽系周邊區域被發現。今天,科學家們已經在銀河係發現了4000多顆系外行星,其大小、形狀和軌道之豐富令人難以置信,它們豐富了我們對行星系統的理解。這片奇異的新世界還在繼續向我們展示著它的神奇和美妙,最容易被發現的是巨大的、熾熱的氣體巨行星,它們圍繞著母星在極其靠近的軌道上旋轉,另一些表面佈滿岩石,在適宜居住區域下有液態水流動,還有一些系外行星是奇異的水世界,它們的整個表面都是海洋。

  隨著越來越多的行星被發現,天文學家們越來越接近於回答人類提出的最深奧的問題之一: 我們是孤獨的嗎?隨著人類開始尋找系外行星的計劃開啟,我們可能最終會找到是否有其他生命存在這個永恆問題的答案。

  現場連線獲獎者:進入科學領域是因為被深深吸引

  諾獎委員會在新聞發布會現場電話連線了獲得者之一詹姆斯·皮布爾斯。他接到電話的時候仍然掩不住欣喜,很快平靜下來,並回答了現場記者的提問。

  談到暗物質和暗能量時,皮布爾斯說,我們必須承認這些是神秘的。雖然目前我們對宇宙有了些許理解,但仍然有許多懸而未決的問題,比如這個暗物質到底是什麼。

  現場有記者提問是否存在外星生命,皮布爾斯認為,對於目前來說,這僅僅只是一種猜測。我們已經非常確認地球之外會有適宜生命存在的星球,那裡會有可以稱之為生命的存在,但他並不確定外星生命體是否類似地球上的生命體,或許化學家們會有所發現。但可以幾乎肯定的說,我們永遠也不會看到其他星球上的外星生物。

  「我是在1964年開始進入這個研究領域,當時我對於課題感到非常不安,因為那個年代的觀測基礎非常少,我只是迎頭而上,我也從未有過做出重大發現的計劃。」 當皮布爾斯被問到給那些從事科學研究的年輕人一些建議時,他說,「你要抱著對科學的熱愛而進入研究領域,獎項是迷人的,但這不應該是你的初衷。你進入科學領域是因為你被科學深深吸引。」

  在現場連線採訪的最後,皮布爾斯說他不是一個人在戰鬥,並向百餘年來在這一領域的所有研究者致以了敬意。

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