諾貝爾物理學獎揭曉:他們重構人類宇宙觀

2020-12-08 新京報

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新京報我們視頻:是否相信有外星生命?諾貝爾物理學獎得主:存在但我們看不見。

瑞典斯德哥爾摩當地時間8日中午,瑞典皇家科學院將2019年諾貝爾物理學獎一半授予加拿大裔美國科學家詹姆斯·皮布爾斯,另一半授予兩位瑞士科學家米歇爾·馬約爾和迪迪埃·奎洛茲,以表彰他們在宇宙學和地外行星相關領域的研究貢獻。

絕大多數人不知道皮布爾斯是誰,但一定聽過宇宙大爆炸。皮布爾斯正是大爆炸宇宙學的奠基人之一,他在1960年代計算了宇宙誕生過程,並預言了宇宙微波背景輻射的溫度。

遺憾的是,就在1964年其導師迪克指導另外兩名學生發展低溫探測技術,準備尋找背景輻射時,貝爾實驗室傳來了兩位物理學家彭齊亞斯和威爾遜發現「全天空不明低溫輻射」的消息,迪克和皮布爾斯的理論準備工作,令這兩位物理學家因為偶然發現獲得1978年的諾貝爾物理學獎,而皮布爾斯卻與諾貝爾獎擦肩而過。

但皮布爾斯的工作其實非常重要,他奠定了大爆炸宇宙學的科學地位,令其他競爭理論(比如穩恆態理論)徹底失敗。不止如此,他的發現還進一步奠定了愛因斯坦廣義相對論宇宙學方程和哈勃關於宇宙膨脹發現的歷史地位。

某種意義上說,此次皮布爾斯獲獎,既是對他在宇宙學研究理論貢獻的承認,也是對微波背景理論工作的紀念。這是一份遲到的頒獎與追認。

諾貝爾獎對於米歇爾·馬約爾和迪迪埃·奎洛茲的表彰,則是對一個年輕的全新研究領域的最好鼓勵。這對師徒通過恆星光譜分析,開創了徑向速度探測技術,首次「發現一顆圍繞類太陽型恆星運行的系外行星」,從而開創了一個全新的研究領域,即大規模的太陽系外行星搜尋。

他們開創性的工作,可以說開拓了哥白尼以來行星研究的新領域,對重新認識太陽系的形成理論和我們在宇宙中的位置有著重要的意義。

從1995年以來,天文學家們又開拓了多種方法尋找太陽系外行星,二十多年時間裡已經找到超過4000顆系外行星,它們的大小、形態、軌道各異,挑戰了我們關於行星系統的認識,迫使天文學家重新研究行星起源背後的物理過程。

綜合來看,三位天文學家獲獎,一位基於其理論,另兩位是基於其開創性的技術改進,這說明,基礎科學研究和技術的發展是相互促進的。正因為基礎科學研究的需求,促使了新技術的發展,而新技術的發展又促進了新發現。這從根本上意味著,人類科學的進步,理論研究與技術發展正如鳥之兩翼,車之兩轍,缺一不可。

目前,在天文學領域的探索上,也活躍著華人科學家的身影。在佛羅裡達大學工作的葛健教授,本科畢業於中國科學技術大學,他發展了直接拍攝行星的技術,令「路燈下的小蚊子」無所遁形。在未來,也希望有更多中國科學家湧現在天文研究領域,引領中國天文學研究的發展,早日做出迫近諾貝爾獎級別的原創科學貢獻。

□孫正凡(天體物理學博士)

編輯 王言虎 校對 賈寧

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