2019年諾貝爾物理學獎揭曉!他們的發現顛覆了對宇宙的認知!

導讀：剛剛，2019年諾貝爾物理學獎揭曉，由三名科學家共享。

10月8日，瑞典皇家科學院宣布將2019年諾貝爾物理學獎授予吉姆·皮布爾斯（James Peebles），米歇爾·麥耶（Michel Mayor）和 迪迪埃·奎洛茲（Didier Queloz），以表彰在宇宙認知的顛覆性貢獻。

來 源丨本文綜合自21世紀經濟報導（ID:jjbd21；記者：白楊）、21Tech、人民日報、界面新聞、科研圈（keyanquan）、環球網、中國新聞網、科技日報（kjrbwx；作者：劉霞）等

2019年諾貝爾物理學獎揭曉！

當地時間10月8日，瑞典皇家科學院宣布，將2019年諾貝爾物理學獎授予吉姆·皮布爾斯（James Peebles）、米歇爾·麥耶（Michel Mayor）和迪迪埃·奎洛茲（Didier Queloz），以獎勵他們在天體物理學方面的發現。

諾貝爾獎官網稱，本次物理學獎是為獎勵「對我們理解宇宙的演化和地球在太空中的位置所做出的貢獻」。

美國學者吉姆·皮布爾斯（James Peebles）因「關於物理宇宙學的理論發現」獲獎，將獲得今年諾貝爾物理學獎獎金的一半。

而兩位瑞士學者米歇爾·麥耶（Michel Mayor）和迪迪埃·奎洛茲（Didier Queloz）因「發現行星繞太陽系外的太陽型恆星運行」獲獎，將各獲得總獎金的1/4。

諾貝爾物理學獎是1900年6月根據諾貝爾的遺囑設立的，屬諾貝爾獎之一。

該獎項旨在獎勵那些對人類物理學領域裡作出突出貢獻的科學家。由瑞典皇家科學院頒發獎金，每年的獎項候選人由瑞典皇家自然科學院的瑞典或外國院士、諾貝爾物理和化學委員會的委員、曾被授予諾貝爾物理或化學獎金的科學家、在烏普薩拉、隆德、奧斯陸、哥本哈根、赫爾辛基大學、卡羅琳醫學院和皇家技術學院永久或臨時任職的物理和化學教授等科學家推薦。

這三位諾獎得主是誰？

這三位新晉諾獎得主擁有怎樣的科研生涯？

為什麼他們的貢獻如此關鍵？

詹姆斯·皮布爾斯（James Peebles）

詹姆斯·皮布爾斯是加拿大裔美國物理學家和理論宇宙學家，目前是美國普林斯頓大學阿爾伯特·愛因斯坦科學名譽教授。

他 1935 年 4 月 25 日出生於加拿大曼尼託巴省溫尼伯，並在曼尼託巴大學（University of Manitoba）獲得了學士學位，1958 年離開曼尼託巴進入普林斯頓，於1962 年獲得普林斯頓大學博士學位。

皮布爾斯為大爆炸模型（Big Bang model）做出了許多重要的貢獻。

他與羅伯特·迪克（Robert H. Dicke）等人一起預測了宇宙微波背景（CMB）輻射；

為大爆炸核合成、暗物質和暗能量做出了重大貢獻；

此外他還是1970 年代宇宙結構形成理論的主要先驅。

一直以來，皮布爾斯都在不斷創新基本觀念，例如，他在 1987 年提出了原初等曲率重子模型（primordial isocurvature baryon model）；在 1970 年代初期為暗物質問題的創立作出了貢獻。他還因奧斯特裡克-皮布爾斯判據（Ostriker-Peebles criterion）而聞名，該判據與銀河系形成的穩定相關。

獲獎經歷：

愛丁頓獎章（Eddington Medal，1981）；

海因曼獎（Heineman Prize，1982）；

皇家學會會員（Fellow of the Royal Society，1982）；

亨利·諾裡斯·羅素講座（Henry Norris Russell Lectureship，1993）；

布魯斯獎章（Bruce Medal，1995）；

奧斯卡·克萊因獎章（Oskar Klein Medal，1997）；

英國皇家天文學會金獎（ Gold Medal of the Royal Astronomical Society，1998）；

格魯伯宇宙學獎（Gruber Prize in Cosmology，2000）；

哈維獎（Harvey Prize，2001）；

邵逸夫獎（Shaw Prize，2004）；

克拉福德獎（Crafoord Prize，2005）；

狄拉克獎章（Dirac Medal，2013）；

諾貝爾獎（2019）。

米歇爾·梅耶（Michel G. E. Mayor）

米歇爾·梅耶是瑞士天文學家，他 2007 年退休前任教於日內瓦大學天文學系，目前仍以榮譽退休教授身份繼續在日內瓦天文臺進行研究。

梅耶 1942 年生於瑞士沃州埃沙朗。1966 年在洛桑大學取得物理學士學位之後，他於 1971 年在日內瓦大學取得天文學博士學位。1971 年他在劍橋大學天文研究所工作，隨後以休假方式在智利的歐洲南方天文臺和夏威夷的夏威夷大學天文研究所進行研究。

他和迪迪埃爾·克羅茲於 1995 年一起發現了第一個環繞類太陽恆星飛馬座51的行星：飛馬座51b。此後，他的研究聚焦在搜尋系外行星上。

獲獎經歷：

1998 年 8 月，梅耶獲得了專門頒發給瑞士籍或有瑞士居留權科學家的馬塞爾·本努瓦獎；

同年獲得法國天文學會頒發最高獎項皮埃爾·讓森獎。

2000 年，他獲得巴仁獎；

2004 年獲得阿爾伯特·愛因斯坦獎章、法國榮譽軍團勳章騎士勳位。

2005 年他獲得邵逸夫獎的天文獎。

2010 年，梅耶獲得維克託·安巴楚勉國際獎（Viktor Ambartsumian International Prize）和德國天文學會卡爾·史瓦西獎章。

2015 年 1 月他獲得英國皇家天文學會頒發最高榮譽金質獎章。

迪迪埃爾·克羅茲（Didier Queloz）

迪迪埃爾·克羅茲 1966 年 2 月出生，他是瑞士天文學家，卡文迪許實驗室和日內瓦大學的物理學教授。

1995 年，克羅茲在日內瓦大學攻讀博士學位期間，與他的導師米歇爾·梅耶一起發現了太陽系外的第一個巨行星，這一發現挑戰了當時公認的行星形成觀點，為行星形成和演化理論帶來了一場革命。

從那時起，克羅茲就參與了一系列成功的精密光譜儀開發工作，極大地提高了都卜勒技術的精度。

2007 年，在新興的行星軌道探測領域，他與英國的 WASP 團隊建立了成功的國際合作，為光譜確認、精確的光度跟蹤和新行星的確認提供了新的研究方法。他還積極參與過境行星的探測工作。

因為開發出了新的觀察太陽系外行星的天文學儀器和實驗技術，2011 年克羅茲（和他的博士導師梅耶）獲得了 BBVA 基礎科學前沿知識獎，2017 年，克羅茲獲得了沃爾夫物理學獎。

2013年，他成為劍橋大學教授，負責領導一項全面的研究計劃，目的是使我們進一步了解系外行星的形成，結構和宜居性，並促進和分享這一點的興奮性。

他的研究興趣為系外行星、恆星物理學和宇宙生命。

2019年諾貝爾物理學獎：

重新認識我們在宇宙中的位置

圖片來源 / 圖蟲創意

今年的諾貝爾物理學獎授予重新認識宇宙結構和歷史的研究，以及首個圍繞類太陽恆星旋轉的系外行星的發現。

詹姆斯·皮布爾斯（James Peebles）對物理宇宙學的洞見豐富了整個研究領域，為過去五十年宇宙學研究從推測轉化成科學奠定了基礎。他在 20 世紀 60 年代中旬發展的理論框架如今已成為我們理解宇宙的基礎。

大爆炸模型描述了大約 140 億年前宇宙誕生之初的狀態，當時的宇宙擁有極高的溫度和密度。在此之後，宇宙不斷膨脹，變得越來越龐大，也越來越冷。大爆炸之後僅僅過了 40 萬年，宇宙已經變得透明，讓光線得以穿過。即使在今天，這一古老的輻射仍然包圍著我們，宇宙的許多秘密就隱藏其中。皮布爾斯利用理論工具和計算，詮釋了宇宙早期留下的痕跡，並發現了新的物理過程。

這些結果對我們展示了這樣一個宇宙——我們只了解了它的 5%，這些物質構成了恆星、行星、樹木與我們。剩餘的 95% 是仍然未知的暗物質和暗能量，這是現代物理學所面臨的謎團和挑戰。

1995 年 10 月，米歇爾·梅耶（Michel G. E. Mayor）和迪迪埃爾·克羅茲（Didier Queloz）宣布發現了第一顆太陽系之外的行星，即系外行星。它位於我們所處的銀河系中，圍繞一顆類太陽恆星運行。在法國南部的上普羅旺斯天文臺（Haute-Provence Observatory），他們用專門定製的望遠鏡發現了飛馬座51b（51 Pegasi b），這是一顆氣態行星，體量與太陽系最大的氣態巨行星——木星相當。

這一發現掀起了天文學的一場革命，此後我們在銀河系中發現了 4000 多顆系外行星。奇特的新世界仍在被發現，它們有著各種各樣的大小、形態和軌道，差異之大令人難以置信。它們挑戰了我們關於行星系統的陳舊觀念，迫使科學家們修改了行星起源背後的物理過程的理論。已經有更多的計劃開始尋找系外行星，我們最終可能會找到一個永恆問題的答案，那就是宇宙中是否還有其他生命。

今年的獲獎者改變了我們對宇宙的看法。

詹姆斯·皮布爾斯的理論發現有助於我們理解大爆炸之後宇宙的演化，米歇爾·梅耶和迪迪埃爾·奎洛茲搜尋未知的行星，探尋了我們的宇宙「鄰居」。他們的發現已經永遠改變了我們對世界的認知。

諾貝爾物理學獎的事實和趣聞

諾貝爾獎官網今天為我們分享了1901年至2019年諾貝爾物理學獎的相關事實和趣聞。

獎章介紹

諾貝爾獎的獎章正面是諾貝爾先生的頭像，區別在於獎章背面。物理獎和化學獎的獎章是一樣的，如下面的圖。

諾貝爾物理學獎獎章背面 圖片來源於網絡

諾貝爾物理學獎獎章由瑞典雕刻家和雕刻師埃裡克·林德伯格設計。

獎章圖案大致如下：女神伊西斯從雲中浮現，聖母握著象徵財富和科學智慧的號角，輕輕拉開女神的面紗，露出她冷峻的面容，象徵人類文明的不斷進步與發展。伊西斯是埃及女神，後來在希臘、羅馬的神話體系中也有她的位置，她被奉為自然和魔法的守護神。

獎牌上的拉丁語「Inventas vitam iuvat excoluisse per artes」源自古羅馬詩人維吉爾的《埃涅阿斯紀》，大意是「發明讓世間生活變得更美好」。

113次

自1901年以來，諾貝爾物理學獎共頒發了113次，其中1916、1931、1934、1940、1941和1942年這6年沒有頒獎。

212人

1901年到2019年期間，諾貝爾物理學獎已頒發213塊獎章，其中美國物理學家約翰·巴丁兩次摘得此項殊榮，是世界上僅有兩位在同一領域兩次獲得諾貝爾獎的科學家之一（英國生物化學家弗雷德裡克·桑格曾經在1958年、1980年兩度獲得諾貝爾化學獎）。因此，1901年到2019年期間，有212人獲得了諾貝爾物理學獎。其中1人、2人、3人榮膺該獎的次數分別為47次、32次和34次。

25歲和96歲

迄今為止，最年輕的諾貝爾物理學獎得主是英國物理學家勞倫斯·布拉格。1915年，他摘得諾貝爾物理學獎桂冠時年僅25歲。

迄今最年長的諾貝爾物理學獎得主則是美國科學家阿瑟·阿什金，他在2018年獲得諾貝爾獎時已96歲，他的獲獎理由是光學鑷子的開發及其在生物系統中的應用，再一次生動詮釋了：「只要活著，就有好事發生」。

巴丁兩次獲獎

1956和1972年，巴丁分別因電晶體效應和超導的BCS理論（（B：巴丁；C：利昂·庫珀；S：約翰·施裡弗）兩次獲得諾貝爾物理學獎。

電晶體是20世紀當之無愧最重要的劃時代發明，人類因此直接邁進了數字時代。「凡有井水處，皆能歌柳詞」，只要我們能想得到的電子產品，幾乎都運用了電晶體技術；而超導理論，也被認為是自量子理論發展以來對理論物理最重要的貢獻之一。

約翰·巴丁 圖片來源於網絡

巴丁第二次獲獎還有一件小趣事。在提出BCS理論後，考慮到自己因電晶體已經獲得過諾貝爾獎了，巴丁單獨提名庫珀和施裡弗兩人為諾貝爾獎候選人。因為在過去，還未出現過在同一領域獲得兩次諾貝爾獎的先例。

但上天保佑善良的人！瑞典皇家科學家為巴丁打破了慣例，他們三人一同獲得了1972年的諾貝爾物理學獎。不過，獲得兩次諾貝爾獎對巴丁來說，興奮的程度也不過是一次「一桿進洞」罷了（巴丁喜歡打高爾夫球）。

3位女性

在212位獲得諾貝爾物理學獎的個人中，三位是女性。

其中，法國著名波蘭裔科學家瑪麗·居裡（著名的居裡夫人）由於對放射性的研究而獲得1903年諾貝爾物理學獎（居裡夫人後來因發現了鐳元素獲得1911年諾貝爾化學獎）；美國物理學家瑪麗亞·格佩特-梅耶因發展了解釋原子核結構的數學模型而獲得1963年的諾貝爾物理學獎；加拿大科學家唐娜·斯特裡克蘭由於1985年的「雷射啁啾脈衝放大」研究而摘得2018年諾貝爾物理學獎的桂冠。

1對夫婦

居裡夫婦在實驗室 圖片來源於諾貝爾獎官網

瑪麗·居裡和丈夫皮埃爾·居裡於1903年被授予諾貝爾物理學獎。

三對子承父業

所謂「虎父無犬子」、「相門有相，將門有將」，在諾貝爾物理學獎百年滄桑歷程中，也不乏子承父業，青出於藍而勝於藍者。其中有三對父子。

布拉格父子

父親亨利·布拉格（右）和兒子勞倫斯·布拉格（左） 圖片來源於網絡

威廉·亨利·布拉格和兒子威廉·勞倫斯·布拉格通過對X射線譜的研究，提出晶體衍射理論，建立了布拉格公式，並改進了X射線分光計，父子二人因此共同獲得1915年諾貝爾物理學獎。

父子兩人同獲一個諾貝爾獎，在歷史上絕無僅有。除了研究方向相同，共同獲得諾貝爾物理學獎外，父子兩人還有著共同的求學之地：劍橋大學三一學院。

玻爾父子

父親尼爾斯·玻爾（右）和兒子阿格·玻爾（左） 圖片來源於網絡

1922年，第72號元素鉿的發現證明了尼爾斯·玻爾的理論，尼爾斯·玻爾由於對於原子結構理論的貢獻獲得諾貝爾物理學獎。此後，其子阿格·玻爾因發現原子核內集體運動和粒子運動之間的聯繫以及基於這一聯繫而發展的原子核結構理論，摘得1975年諾貝爾物理學獎的桂冠。

湯姆遜父子

父親約瑟夫·約翰·湯姆遜（左）和兒子喬治·湯姆遜（右） 圖片來源於網絡

1897年，英國著名物理學家約瑟夫·約翰·湯姆遜在研究稀薄氣體放電實驗時證明了電子的存在，測定了電子的荷質比，轟動整個物理學界，並藉此獲得1906年諾貝爾物理學獎。其子喬治·湯姆遜則因在實驗中發現電子在晶體中的幹涉現象，與戴維遜分享了1937年諾貝爾物理學獎。

除了同樣從事物理學研究、獲得了諾貝爾物理學獎之外，喬治與父親還有很多共同點，比如都獲得了爵士封號；都曾擔任劍橋學院院長，更巧合的是父子倆都在84歲高齡去世，算得上是「子承父業」的最好證明。

諾貝爾獎物理學獎歷屆得主一覽

作為根據諾貝爾遺囑設立的五大獎項之一，諾貝爾物理學獎在百餘年的歷史上，有著諸多優秀的獲獎者。

21世紀以來的諾貝爾獎物理學獎得主的情況如下：

2018年，諾貝爾物理學獎被授予美國科學家阿瑟阿什金、法國科學家熱拉爾穆魯及加拿大科學家唐娜斯特裡克蘭，以表彰其在雷射物理學領域取得的突破性貢獻。

資料圖：當地時間2018年10月2日，2018諾貝爾物理學獎得主、加拿大科學家斯特裡克蘭(Donna Strickland)出席新聞發布會，向媒體展示實驗室。

2017年，雷納韋斯(Rainer Weiss)，巴裡巴瑞斯(Barry C. Barish)和吉普索恩(Kip S. Thorne)因引力波探測研究獲獎。

2016年，英國科學家大衛索利斯、鄧肯霍爾丹和麥可科斯特利茨，因在理論上發現了物質的拓撲相變和拓撲相而榮獲該獎項。

2015年，日本科學家梶田隆章和加拿大科學家亞瑟麥克唐納共同諾貝爾物理學獎。兩人因發現中微子振蕩，證明中微子有質量而獲得了這一獎項。

2014年，諾貝爾物理學獎得主是日本科學家赤崎勇、日裔美國科學家中村修二(60歲)及日本科學家天野浩。他們開發了藍色發光二極體(LED)，使節電的高亮度照明器材成為可能，極大改變了人們的生活，並因此受到高度評價。

2013年，諾貝爾物理學獎授予比利時理論物理學者弗朗索瓦恩格勒和英國理論物理學家彼得希格斯，兩人因預測被稱為「上帝粒子」的希格斯玻色子的存在而獲獎。

資料圖：當地時間2013年10月8日，比利時理論物理學家弗朗索瓦恩格勒、英國理論物理學家彼得希格斯因成功預測希格斯玻色子(又稱「上帝粒子」)而獲諾貝爾物理學獎。

2012年，諾貝爾物理學獎由法國科學家塞爾日阿羅什與美國科學家大衛維因蘭德獲得，兩位物理學家因為在量子光學領域對光與物質間的密切關係和相互作用的研究而獲得表彰。

2011年，諾貝爾物理學獎被授予美國加州大學伯克利分校天體物理學家薩爾波爾馬特、美國/澳大利亞物理學家布萊恩施密特及美國科學家亞當裡斯，表彰他們「通過觀測遙遠超新星發現宇宙的加速膨脹」。

2010年，諾貝爾物理學獎被授予英國曼徹斯特大學科學家安德烈海姆和康斯坦丁諾沃肖洛夫，以表彰他們在石墨烯材料方面的卓越研究。石墨烯是目前已知材料中最薄的一種，被普遍認為會最終替代矽，從而引發電子工業的再次革命。

2009年，諾貝爾物理學獎被授予英國華裔科學家高錕及美國科學家威拉德博伊爾和喬治史密斯。高錕在「有關光在纖維中的傳輸以用於光學通信方面」取得了突破性成就。博伊爾和史密斯發明了半導體成像器件——電荷耦合器件(CCD)圖像傳感器。

2008年，諾貝爾物理學獎被授予美國科學家南部陽一郎和兩位日本科學家小林誠、利川敏英。南部陽一郎因為發現次原子物理的對稱性自發破缺機制而獲獎，日本科學家小林誠、利川敏英因發現對稱性破缺的來源而獲此殊榮。

2007年，諾貝爾物理學獎由法國科學家阿爾貝費爾和德國科學家彼得格林貝格爾分享。這兩名科學家獲獎的原因是先後獨立發現了「巨磁電阻」效應。

2006年，美國科學家約翰馬瑟和喬治斯穆特因發現了宇宙微波背景輻射的黑體形式和各向異性而獲獎。

2005年，美國科學家羅伊格勞伯、約翰霍爾和德國科學家特奧多爾亨施因為「對光學相干的量子理論的貢獻」和對基於雷射的精密光譜學發展作出了貢獻而獲獎。

2004年，諾貝爾物理學獎歸屬美國科學家戴維格羅斯、戴維波利策和弗蘭克維爾切克。他們發現了粒子物理強相互作用理論中的漸近自由現象。

2003年，擁有俄羅斯和美國雙重國籍的科學家阿列克謝阿布裡科索夫、俄羅斯科學家維塔利金茨堡以及擁有英國和美國雙重國籍的科學家安東尼萊格特因在超導體和超流體理論上作出了開創性貢獻而獲獎。

2002年，美國科學家雷蒙德戴維斯、日本科學家小柴昌俊和美國科學家裡卡爾多賈科尼獲得諾貝爾物理學獎。他們在天體物理學領域作出了先驅性貢獻，其中包括在「探測宇宙中微子」和「發現宇宙X射線源」方面取得的成就。

2001年，美國科學家埃裡克康奈爾、卡爾維曼和德國科學家沃爾夫岡克特勒分享諾貝爾物理學獎。他們根據玻色-愛因斯坦理論發現了一種新的物質狀態——「鹼金屬原子稀薄氣體的玻色-愛因斯坦凝聚」。

本期編輯 劉巷

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