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物理诺奖花落三人

来源: 北京晚报     2019年10月09日        版次: 22     作者:

    茫茫宇宙,我们从哪里来?宇宙中还有没有其他类似地球的星球也演化出生命?因为对这两个基本问题的探索成就,三名科学家分享了2019年诺贝尔物理学奖。

    瑞典皇家科学院8日发布新闻公报说,来自美国的詹姆斯·皮布尔斯因宇宙学相关研究获奖,来自瑞士的米歇尔·马约尔和迪迪埃·奎洛兹因首次发现太阳系外行星获奖,今年的获奖者改变了我们对宇宙的看法,帮助“我们理解宇宙演化和地球在宇宙中的位置”。

    公报说,皮布尔斯对宇宙学的洞见丰富了整个领域的研究,成为当代宇宙学的基础。马约尔和奎洛兹探索了我们宇宙邻域的未知行星,他们的研究指向一个永恒的问题:地球之外是否还有生命存在?

    人物

    奖金为何一分为二

    詹姆斯·皮布尔斯(左)是加拿大裔美国物理学家和理论宇宙学家,就职于美国普林斯顿大学。自1970年以来,他被广泛认为是世界上领先的理论宇宙学家之一,对原始核合成、暗物质、宇宙微波背景和结构形成具有重要的理论贡献。他的三本教科书:《物理宇宙学》、《宇宙的大规模结构》、《物理宇宙学原理》已成为该领域的标准参考书。皮布尔斯为大爆炸模型做出了许多重要的贡献。他预测了宇宙微波背景辐射,在大爆炸核合成、暗物质和暗能量方面做出了重大贡献,他还是1970年代宇宙结构形成理论的主要先驱。

    瑞典皇家科学院在新闻公报中说,皮布尔斯对宇宙学的洞见丰富了整个领域的研究,他的理论框架自上世纪60年代中期发展起来,成为当代宇宙学的基础。利用皮布尔斯的理论可以推算出,宇宙中95%都是神秘的暗物质和暗能量。   

    皮布尔斯在发布会的电话连线采访中说,他是与各国专注该领域的科学家一起工作才获得灵感并取得成果,这是“科研团队的共同贡献”。他还鼓励立志投身科研事业的年轻人,“如果你热爱科学,那么会在进入科学世界后迷恋其中”。

    米歇尔·马约尔(右)和迪迪埃·奎洛兹(中)均为瑞士日内瓦大学教授。两人是师生关系。1995年10月,米歇尔·马约尔和迪迪埃·奎洛兹在《自然》杂志上宣布,他们发现了距离我们50光年的一颗行星,它围绕银河系飞马座中一颗类似太阳的恒星运转。这成为类太阳系外行星的首个证据,满足了人们想在太阳系之外找到系外行星的想象,为大家打开了一扇通往寻找系外生命的大门。这个发现引发了一场天文学革命,此后科学家在银河系中又发现了逾4000颗行星。

    三名科学家将分享900万瑞典克朗(约合91万美元)奖金,皮布尔斯获得其中一半奖金,马约尔和奎洛兹将共享另外一半奖金。本报记者 张航 视觉中国供图  

    解码

    寻找地球“近亲” 解码宇宙“成长日记”

    许多科学先驱都曾预言,满天繁星中,一定有许多恒星也拥有绕它们旋转的行星。然而那些行星距地球太过遥远,所反射的光又太过微弱,想要“看”到它们并不容易。

    直到1995年,马约尔和奎洛兹基于恒星会因行星引力变化而产生微小摆动的理论,才宣布首次在太阳系外发现一颗行星。这颗绕着约50光年外飞马座内类日恒星“飞马座51”运转的行星被命名为“飞马座51b”,它是一颗与太阳系最大行星木星相仿的气态行星。有人认为这颗行星的发现为人类寻找宇宙中的伙伴带来了新希望;也有人称马约尔和奎洛兹为“新世界的发现者”,认为这一发现堪比哥伦布发现新大陆。

    “飞马座51b”的发现点燃了系外行星探索的“星星之火”。得益于各类观测技术的突飞猛进,迄今科学家们在银河系发现的行星数量已超过4000颗。各种各样的新天体仍在不断被发现,其大小、形状、轨道之丰富令人难以置信。它们挑战了我们对行星系统的已有认识,迫使科学家们修正行星起源理论。

    人类还有一个永恒命题就是“从哪里来”。正是以皮布尔斯为代表的一批科学家从上世纪60年代开始奠定的基础,让宇宙学成为一门现代科学,并迎来了长达50年的“黄金时代”。皮布尔斯不断完善他提出的理论框架,最终帮助塑造了我们对于大爆炸以来宇宙形成和演化的基本认知。

    大约140亿年前,宇宙在大爆炸之初是炙热而密实的。自那以后,宇宙开始不断扩张、变冷。大爆炸约40万年以后,宇宙开始变得“透明”,光线得以穿梭其中。就在这早期辐射中,记录着关于宇宙诞生和演化的秘密。

    利用他创建的理论工具和运算方法,皮布尔斯将宇宙诞生之初留下的“蛛丝马迹”成功“解码”。根据他的理论可以推算出,宇宙中95%都是神秘的暗物质和暗能量,而我们通常观测到的普通物质只占5%。据新华社  

    扩展

    探索宇宙 中国科学家已开启大步

    记者昨天从中国科学院相关单位获悉,尽管相比发达国家,我国的天文学研究起步较晚,但发展迅速。尤其近年来,我国在暗物质研究、宇宙探索方面已经发力、开启大步前进。

    如今,暗物质被认为是宇宙研究中最具挑战性课题之一。了解暗物质才有机会深入认识浩瀚宇宙及其起源。因此,全球科学家长期以来一直孜孜不倦地寻找暗物质,并启动了许多相关大型实验项目,如阿尔法磁谱仪、大型强子对撞机等。2015年升空的中国首颗暗物质粒子探测卫星“悟空”被寄予厚望。中国项目团队近日在美国《科学进展》杂志上公布第二批科学成果,“悟空”在国际上首次利用空间实验精确绘出高能质子宇宙射线能谱,并观察到能谱新结构,有助于“捕捉”暗物质。

    在认知宇宙的另一条“路线”——引力波方面,今年8月31日上午7时41分,中国科学院研制的微重力技术实验卫星“太极一号”在酒泉卫星发射中心成功发射。记者从中科院国家空间科学中心获悉,该卫星第一阶段在轨测试任务已经顺利完成,我国空间引力波探测成功迈出了第一步。据介绍,此次“太极一号”的激光干涉仪的位移测量精度达到了地球重力加速度的百亿分之一量级,“这相当于一只蚂蚁推动‘太极一号’卫星产生的加速度。”这是我国迄今为止最高精度的空间激光干涉测量。

    记者了解到,中科院提出了我国空间引力波探测的“太极计划”。根据“太极计划”,我国预计在2023年后发射“太极二号”卫星,2033年左右发射“太极三号”卫星,探测各种引力波天体,认知引力宇宙。

    背景

    6位华人科学家曾获物理诺奖殊荣

    百余年来,诺贝尔物理学奖一直备受关注。在获奖者中,有人登顶已是耄耋之年,但有人获奖时才年逾弱冠。2018年,物理学奖的一半授予时年96岁的阿希金,使他成为诺奖史上最年长获奖者;而1915年,年仅25岁的劳伦斯·布拉格与父亲一起摘得桂冠。在1901年至2016年间,奖项共颁发给了204人次,但却只有203人获得过这一奖项,因为约翰·巴丁曾于1956年和1972年,两次获得这一殊荣。

    虽然这次没有华人获奖,但值得注意的是,在百余年中,物理学奖是华人拿奖最多的诺奖奖项,共6位华人科学家获此殊荣,包括李政道、杨振宁、丁肇中、朱棣文、崔琦和高琨。本报记者 张航