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今年的諾貝爾物理學獎,屬于三位“謝爾頓”嗎?-夢之網科技

夢之網科技?2019-10-08?文章動態?

今年的諾貝爾物理學獎,屬于三位“謝爾頓”嗎?-夢之網科技

四個多月前,講述四位科學家故事的知名美劇《The Big Bang Theory(生活大爆炸)》最后一集宣布正式殺青。四個月后,舉世矚目的諾貝爾獎物理學獎花落真正的The Big Bang Theory(宇宙大爆炸論)相關研究——

授予加拿大裔美國物理學家和理論宇宙學家詹姆斯·皮布爾斯(James Peebles)、瑞士天文學家米歇爾·梅耶(Michel G. E.Mayor)和瑞士天文學家迪迪埃爾·克羅茲(Didier Queloz),以表彰他們在理解宇宙進化上作出的卓越貢獻——因為他們的工作,人類重新認識了自身在宇宙中的位置。

今年的諾貝爾物理學獎,屬于三位“謝爾頓”嗎?-夢之網科技

加拿大裔美國物理學家和理論宇宙學家詹姆斯·皮布爾斯(James Peebles)、瑞士天文學家米歇爾·梅耶(Michel G. E.Mayor)和瑞士天文學家迪迪埃爾·克羅茲(Didier Queloz)

“那不就是三位謝爾頓嗎?”諾獎消息的熱門評論中,有網友這么調侃。謝爾頓,那部美劇中知名的理論物理學家角色。

帶著好奇心,我們走進三位獲獎者的科學人生,看看他們對宇宙,做了些什么?

由“鴿子糞問題”開啟的宇宙學

“第一反應,挺驚訝的。”上海大學物理系葛先輝教授說,因為詹姆斯·皮布爾斯的領域是宇宙探索,米歇爾·梅耶和迪迪埃爾·克羅茲的研究是系外行星探索。在普通人眼中“不是差不了多少嘛”的兩者,在專業研究者眼中,差別很大。“前者是關于宇宙的起源,后者事關生命的起源,有沒有地外生命。”葛教授說。

在早期天文研究中,關于宇宙的起源,有兩種觀點,恒態宇宙和宇宙大爆炸理論。有的科學家支持穩恒態宇宙學說,即宇宙并沒有創始點,所以物質不會在過去某個時間點突然形成,沒有人能夠證明宇宙存在起點,它完全就是一個理論概念。

今年的諾貝爾物理學獎,屬于三位“謝爾頓”嗎?-夢之網科技

1965年,宇宙大爆炸理論,因為宇宙微波背景輻射的發現,得到了新的支持,而此次獲獎的皮布爾斯就是該領域的專家。

1965年,貝爾實驗室的兩位工程師意外地發現了宇宙最早的光。他們在波長為7.35厘米的長波段發現了溫度為3.5K的不明信號。這個信號非常特別,無論你如何改進探測儀器,它永遠如影隨形,不可消除。這個信號甚至與時間無關,與空間無關。也就是說,在任何季節,這個信號存在,在天空的任何方向,這個信號也存在。工程師們剛開始以為,這事情真是見鬼了,他們甚至專門清除了微波天線上的鴿子糞,但這個神秘信號依然存在。

于是他們把觀測結果寫了一個1000字的文章發表出去了,意思在排除了微波天線上的鴿子糞以后,這些信號依然存在,他們指出這個神秘信號是來自遠處的輻射背景。但具體是什么需要得到科學家的解釋。

在同一期的《天體物理雜志》上,普林斯頓大學的科學家迪克(現已離世)和皮布爾斯也詳盡地討論了這一信號的宇宙學意義:這個信號可能來自宇宙大爆炸。

這項工作解釋了宇宙微波背景輻射的本質,開啟了一個宇宙學研究的新時代,使其真正成為一門嚴肅的自然科學學科。

有意思的是,這兩位工程師彭奇亞斯和威爾遜,于1978年獲得諾貝爾獎。而皮布爾斯的諾獎,于41年后,姍姍來遲。

作為領域的開創者,詹姆斯·皮布爾斯在上世紀60年代就已經成為了學界“大咖”,但他的個性卻十分“低調”。中國國家天文臺研究員陳學雷說,他曾經和詹姆斯·皮布爾斯在宇宙學相關會議中有過幾次接觸,還曾想請皮布爾斯來到中國。當時他發現,皮布爾斯是一個樸實、謙遜、工作非常認真的人。“我和他談話時,發現他不喜歡高談闊論,而是看問題較為深入,做事腳踏實地。”陳學雷說。

據陳學雷介紹,詹姆斯·皮布爾斯在背景輻射理論、結構形成理論等方面都做了重要的研究工作,可以說是宇宙學的“集大成者”。直到現在,他仍沒有停止科研的腳步,在物理宇宙學研究中仍十分活躍。

華東師范大學理論物理研究所薛迅教授看來,皮布爾斯這次獲得諾貝爾獎,不只是頒給某一項發現,而是對他在宇宙物理學領域的貢獻頒發的榮譽獎項。這位專家當時還曾獨立地認識到,天文學家觀測到的輕元素及其同位素,尤其是氫、氘以及氦4的化學豐度需要由大爆炸理論來解釋。

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此次,另一半獎項授予了日內瓦大學教授米歇爾·馬約爾和日內瓦大學兼劍橋大學教授迪迪埃·奎洛斯,理由是發現了圍繞太陽型恒星運行的系外行星。

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日內瓦大學教授米歇爾·馬約爾

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