我們在宇宙中處于什麼位置?諾貝爾物理學獎得主為你揭曉

當地時間10月8日,2019年諾貝爾物理學獎揭曉,其中一半授予來自美國的吉姆·皮布爾斯(James Peebles),獲獎理由為“對物理宇宙學方面的理論發現”;另一半授予來自瑞士的米歇爾·麥耶(Michel Mayor)和迪迪埃·奎洛茲(Didier Queloz),獲獎理由為“發現圍繞類太陽恒星運行的系外行星”。

 

他們将分享900萬瑞典克朗(約合人民币697萬元)的獎金。其中一半獎金授予皮布爾斯,另一半獎金由2名瑞士學者分享。

 

3位諾獎得主/諾貝爾獎推特

 

今年的獲獎者為回答人類存在的基本問題做出了貢獻:宇宙的早期發生了什麼?接下來又發生了什麼?會不會有其他行星圍繞着其他恒星運行呢?


皮布爾斯:為50年來的宇宙學奠基

 

吉姆·皮布爾斯1935年出生于加拿大的溫尼伯,1935年在加拿大馬尼托巴大學獲得物理學學士學位,并于1962年前往普林斯頓大學攻讀博士,現任普林斯頓大學教授。


自上世紀70年代以來,他就是世界領先的理論宇宙學家。在這期間,他主要對暗物質、宇宙微波背景和結構形成等領域做出了理論貢獻。他出版3本著作《物理宇宙學》《宇宙的大尺度結構》《物理宇宙學原理》,已經成為領域内的标準參考文獻。


他的研究闡明了宇宙的結構和曆史,為過去50年的宇宙學奠定了基礎。

 

在20世紀60年代,大爆炸模型合理解釋了宇宙的起源和現狀。皮布爾斯對大爆炸模型做出了重要貢獻。根據這一模型,140億年前的宇宙是熾熱且密集的,此後宇宙一直在膨脹,越來越大、越來越冷,大爆炸發生40萬年後,宇宙開始變得透明,光線得以穿越太空,這種古老的輻射至今仍存在于我們周圍,還有很多謎團待解。


皮布爾斯通過理論工具和計算,解釋了這些從宇宙初期而來的大爆炸印記,并發現了新的物理過程。他發現,宇宙中隻有5%的内容是已知的,構成了恒星、行星和我們。另外95%是未知的暗物質和暗能量,它們對于現代物理學來說是個謎,也是一個巨大的挑戰。《衛報》報道解釋,簡單來說,暗能量是驅動宇宙運動的一種能量,暗物質是可能存在于宇宙中的一種不可見的物質,兩者都不會吸收、反射或者輻射光,所以人類無法直接使用現有的技術進行觀測。


在2019年諾貝爾物理學獎揭曉後,諾貝爾獎委員會與獲獎者吉姆·皮布爾斯進行語音連線,他接受了記者采訪。


有記者提問“其他星球上是否存在生命?”皮布爾斯回答:“我們非常确定,其他星球上有一些可以被稱為生命的東西,但是很難确定這樣的生命是否和地球上的一樣,也許化學家會對此進行研究。但是我們永遠無法看到這些生命。”


還有記者邀請皮布爾斯對那些想要在科學領域深耕的年輕人提出一些建議,皮布爾斯說:“希望年輕人們懷揣着對科學的熱愛踏入這一領域,一些獎項很誘人,但那不是你入行的原因,你應該被科學本身深深吸引。”


麥耶和奎洛茲:打開了銀河系的潘多拉盒子


來自瑞士的兩位科學家目前都是日内瓦大學的教授,在奎洛茲就讀博士期間,麥耶是他的導師。他們于1995年10月宣布在太陽系外首次發現一顆系外行星,它繞着銀河系中的一顆類太陽恒星運轉。這顆行星名為飛馬座51b,綽号“伯洛爾芬”,這也是人類發現的第一顆“熱木星”(指其公轉軌道極為接近其宿主恒星的類木行星)。


兩人的這一發現引發了天文學界的一場革命,此後銀河系有4000多顆系外行星被發現。目前,科學家仍然在探索這個奇特的新世界。飛馬座51b的發現,挑戰了當時關于行星系統的已有構想,迫使科學家重新思考行星起源背後的物理過程。


麥耶和奎洛茲的卓越貢獻使尋找系外行星的衆多項目展開,最終我們可能會解答一個永恒問題,那就是地球之外是否還存在其他生命。


在得知獲獎後,奎洛茲接受BBC采訪時說,“太難以置信了,在獲得這一發現之後的25年裡,有很多人都來跟我說,這是一個值得拿諾貝爾獎的發現。我一直回答‘可能吧,無所謂’。經過這麼長時間後獲獎,真是一個莫大驚喜。我現在還處在震驚之中,需要時間消化一下這個消息。”


大咖聲音

 

瑞典皇家科學院表示,今年諾貝爾物理學獎表彰這三位科學家“在增進我們對宇宙演化,以及地球在宇宙中地位的理解方面所做出的貢獻”。

 

諾貝爾物理學委員會成員拉森(Mats Larsson)表示,皮布爾斯在宇宙學方面的發現對人類而言是一座巨大的“金礦”,使我們了解宇宙是如何從最初期發展到現在的。如果不是皮布爾斯的理論發現,過去20年中對宇宙輻射的高精度測量幾乎不會讓我們有任何突破。

 

美國物理協會總裁莫洛尼(Michael Moloney)說,獲獎者在發現宇宙本質和太陽系新世界方面做出了開創性工作,為宇宙學和系外行星科學的研究開辟了全新領域。


諾貝爾物理學獎趣聞


據諾貝爾獎官網介紹,1901年至2018年,諾貝爾物理學獎共頒發過112次,共210人次獲獎。期間有六個年份沒有頒發過諾貝爾物理學獎,分别是1916、1931、1934、1940、1941和1942年。這些年來,物理學獎背後有一些鮮為人知的故事。


父子同時獲獎


英國物理學家威廉·勞倫斯·布拉格(William Lawrence Bragg)因“開展用X射線分析晶體結構的研究”,于1915年赢得了諾貝爾物理學獎,當時他才25歲,成為史上最年輕的諾貝爾物理學獎得主。而那一年共同獲獎的還有他的父親——物理學家亨利·布拉格。布拉格父子兩人作為科研拍檔,緻力于X射線的相關研究,是世界上唯一一對同時獲得諾貝爾獎的父子。


愛因斯坦得獎并非因“相對論”

 

愛因斯坦因提出相對論,掀起物理學變革,但是他獲得諾貝爾物理學獎卻不是因為相對論。1992年,愛因斯坦獲得諾獎,諾獎委員會秘書的獲獎通知上說:“瑞典皇家科學院決定把諾貝爾物理學獎授予您,理由是您在理論物理學方面的研究,尤其是您發現了光電效應定律,但是沒有考慮您的相對論和引力理論的價值,将來這些理論得到确認後再考慮。”在此之後,許多人對諾獎委員會沒有因相對論而給愛因斯坦頒獎耿耿于懷。

 

“跨界”獲獎

 

瑪麗·居裡兩次獲得諾貝爾獎。1903年,居裡夫婦和貝克勒爾由于對放射性的研究而共同獲得諾貝爾物理學獎。1911年,居裡夫人因發現元素钋和鐳再次獲得諾貝爾化學獎,成為世界上第一個兩獲諾貝爾獎的人。而且諾貝爾物理學獎曆史上,僅有3名女性得主,居裡夫人就是其中之一。

 

諾貝爾物理學獎近五年得主

 

2018年,美國科學家亞瑟•阿斯金(ArthurAshkin)、法國科學家傑哈•莫羅(Gerard Mourou)和加拿大科學家唐娜•斯特裡克蘭(Donna Strickland)獲獎,理由是“在激光物理領域的突破性發明”。

 

2017年,三名美國科學家雷納•韋斯、基普•索恩和巴裡•巴裡什獲獎,理由是“在LIGO探測器和引力波觀測方面的決定性貢獻”。

 

2016年,三位英美科學家大衛•索利斯、鄧肯•霍爾丹、邁克爾•科斯特利茨獲獎,理由是“理論發現拓撲相變和拓撲相物質”。

 

2015年,日本科學家梶田隆章與加拿大科學家阿瑟•麥克唐納獲獎,理由是“發現中微子振蕩現象,該發現表明中微子擁有質量”。

 

2014年,日本科學家赤崎勇、天野浩和美籍日裔科學家中村修二獲獎,理由是“發明了藍色發光二極管(LED),并因此帶來的新型節能光源”。


新京報記者 陳沁涵

編輯 李國君 校對 張彥君

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