1、我們的宇宙到底是如何起源和演化的?在這個問題上,今年的諾貝爾獎給出了自己的態度。
2019年諾貝爾物理學獎 再次頒給了宇宙學和天體物理學領域,其中宇宙學領域的獲獎者是來自普林斯頓大學的James Peebles。諾貝爾獎委員會給出的獲獎理由是:「James Peebles在物理宇宙學中的理論發現,對理解宇宙演化過程所做出的貢獻」。這實際上是諾貝爾獎對宇宙大爆炸理論的一種肯定,而James Peebles正是在宇宙大爆炸模型的理論創立上,做出過的多方面的奠基性工作。
2、下面介紹其中兩個方面的貢獻
第一個方面:按照宇宙大爆炸標準模型的理論,宇宙起源於一次大爆炸,在宇宙早期,這些「爆炸出來」的物質還處於離散的質子、中子、電子的狀態,當然還存在光子,也就是電磁波。由於這時期質子和電子還沒有結合成原子,而是都處於帶電的離子狀態,這樣光子就會不斷與質子和電子碰撞,無法自由傳播。但是到了第38萬年的時候,質子、中子和電子結合成了原子。而原子不帶電,這樣電磁波就不會再被碰撞。所以在此之後,宇宙大爆炸產生的這些電磁波,就會一直在宇宙中自由轉播,一直傳播到今天被我們探測到。
那麼利用這些探測到的電磁波,我們就可以給第38萬歲的宇宙繪製出一張「照片」。 所以這張「照片」就直接包含有宇宙起源時候的信息,它就像宇宙大爆炸留下的「指紋」一樣。而James Peebles的主要貢獻就是參與了這張「照片」的理論預言工作,並且還參與了如何計算出這些「指紋」的理論創立工作。
第二方面:隨著宇宙的不斷演化,在今天,宇宙中分布著各種星系,但是從很大的空間尺度上看,宇宙中物質密度的分布也會出現一些「紋路」,這些「紋路」實際上也是大爆炸過程留下來的痕跡。它們可以看成是宇宙演化過程所留下來的「年輪」。而James Peebles的主要貢獻就是參與了這些「年輪」理論的建設工作。
經過幾十年的不斷發展,無數的宇宙學家在這些理論基礎上不斷深入研究,完善了宇宙大爆炸模型,得到了今天關於宇宙是如何誕生、演化的知識。所以諾貝爾獎頒給James Peebles實際上是對宇宙大爆炸理論的一種肯定。
3、關於這兩方面工作的更多詳細細節,可以@川山洞主,觀看視頻第14集、第17集、第21集、第30集的詳細介紹說明