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2019-10-09 第26,281号

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第7版:教科卫/广告

2019年诺贝尔物理学奖颁给三位在宇宙学研究上作出杰出贡献的学者

他们绘制了更陌生的“宇宙地图”

瑞典皇家科学院8日宣布,将2019年诺贝尔物理学奖授予三名科学家。来自美国的詹姆斯·皮布尔斯(左)因宇宙学相关研究获奖,来自瑞士的米歇尔·马约尔(中)和迪迪埃·奎洛兹(右)因首次发现太阳系外行星获奖。图为在位于斯德哥尔摩的瑞典皇家科学院,屏幕上显示2019年诺贝尔物理学奖获得者。 新华社发
       ■本报记者 姜澎
      
       北京时间昨天17时45分许,2019年诺贝尔物理学奖揭晓。今年,美国、瑞士、英国三位科学家分享了这一奖项,以“表彰他们为理解宇宙演化以及地球在宇宙中的位置所作出的贡献”。其中,美国普林斯顿大学物理系荣休教授詹姆斯·皮布尔斯分得一半奖金;瑞士日内瓦大学理学院天文系教授米歇尔·马约尔、瑞士日内瓦大学和英国剑桥大学双聘教授迪迪埃·奎洛兹平分另一半奖金。
      
       探索星辰大海,从来都是人类永久的向往。皮布尔斯在上世纪60年代提出的宇宙演化理论,让人类离解答“我们从哪里来”这个终极问题又进了一步;而马约尔和奎洛兹第一次发现了系外行星,在满足人类一直以来最原始的好奇——“我们是否是苍茫宇宙中唯一的生命体”这一问题上,提供了更多可能的答案。
      
       或许可以这样说:皮布尔斯的成就主要在基础研究领域,而马约尔和奎洛兹的贡献主要在探测领域,正是得益于他们的卓越工作,人类重新认识了自身在宇宙中的位置。
      
       宇宙像一杯“咖啡”,他的发现奠定宇宙学的研究基础
      
       众所周知,宇宙起源于大爆炸。此后,宇宙开始膨胀,变得越来越大,越来越冷。即使在今天,大爆炸最初的古老辐射仍在我们周围,这被认为是宇宙微波背景。
      
       皮布尔斯的研究向我们说明,整个宇宙仿佛一杯“咖啡”,其中5%的内容是已知物质,由恒星、行星等物质构成;其余的95%是未知的暗物质和暗能量。
      
       “皮布尔斯的研究成果主要产生于上世纪60年代至80年代初,他的理论为后来宇宙学的快速发展奠定了理论基础。”中国科学院院士、上海交通大学物理与天文学院院长景益鹏教授介绍,皮布尔斯所从事的基础理论研究,主要涵盖宇宙大爆炸核合成、宇宙微波背景辐射、冷暗物质理论、宇宙结构形成的理论以及宇宙大尺度结构的统计等方面。
      
       皮布尔斯是加拿大裔美国物理学家和理论宇宙学家,目前是普林斯顿大学阿尔伯特·爱因斯坦科学教授。自1970年以来,他就被认为是世界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。他的三部著作《物理宇宙学》《宇宙的大规模结构》《物理宇宙学原理》已成为该专业领域的首选教科书。
      
       在昨天瑞典皇家科学院的奖项揭晓现场、诺贝尔奖委员会专家拨通获奖祝贺电话时,电话那一头的皮布尔斯坦陈:“在宇宙学研究这样宏大的项目面前,我感到自己是非常渺小的,常常也有进展不下去的时候。最初我们的科研项目是很小的,直到(上世纪)80年代才被整个科研界认可,成为一个相对重要的项目。”而随着科学的发展,他的理论也得到越来越多的证明。
      
       发现系外行星,一场天文学革命由此开启
      
       今年诺贝尔物理学奖的另两位获奖者——马约尔和奎洛兹,他们则用观测拓宽了人们认识宇宙的视野。
      
       长久以来,人们一直怀疑在茫茫宇宙中还有许多其它的行星,就连牛顿都曾在他的著作中提到这一猜想,但科学家们却始终没有证据。
      
       “马约尔和奎洛兹的发现,开启了一场天文学革命。”上海交通大学教授刘江来介绍,自从他俩在1995年发现了太阳系外的第一颗行星后,迄今,银河系已发现了4000多颗系外行星。而这些行星的大小、形状和轨道之丰富,令人难以置信。
      
       “通过对系外行星的研究,我们可以了解行星的演化过程。应该说,这两位科学家的研究成果,改变了我们对人类与地球在宇宙中位置的理解。”中国科学院国家天文台研究员陈学雷说,今年诺贝尔物理学奖获奖者的研究成果可以说是“为我们绘制了整个宇宙的地图,且比我们想象得更陌生、更璀璨”。
      
       寻找系外行星,是一项极端困难的工作。陈学雷解释说,因为行星本身不发光,只能反射恒星的光芒。而离地球最近的恒星,与地球之间的距离也以光年计。在相距如此遥远的情况下,系外行星肯定会被笼罩在它所环绕的恒星的光芒中。诺贝尔奖委员会昨天在介绍这一获奖成果时也称,在马约尔和奎洛兹那个年代,要发现系外行星,不仅需要深入的研究,还需要一些天赋。
      
       “更重要的是,马约尔和奎洛兹1995年发现的行星,还是一颗非常特殊的行星。”陈学雷在接受记者采访时介绍,在太阳系中,离太阳近的行星质量小,离太阳远的行星,则是大质量的,如木星、天王星之类的行星。但是他俩发现的行星,离恒星又近,且质量又大。“这意味着,宇宙中行星和恒星的绕行有不同的形式,事实上,其后陆续发现的系外行星,确实证明了这一点”。
      
       宇宙学发展,正步入快车道
      
       “我的成果并非来自我一个人。全世界的科学家,包括当时的苏联科学家都给了我很多启迪。我觉得,和我同时代的科学家都有一种精彩绝伦的天才想法,这都对我产生了很大的影响。”皮布尔斯昨天这样表示。
      
       物理宇宙学的发展正在步入快车道。“在上世纪六七十年代,宇宙学还是一个冷门学科,直到上世纪80年代后才进入蓬勃发展期。”景益鹏告诉记者,当前,我国几家主要天文观测单位和高校也都纷纷加强了在宇宙学领域的布局,相关研究明显提速。我国多个科学家团队目前参与了国际大项目,如主焦点光谱仪项目(PFS)等;另外,上海交通大学和清华大学都在四川锦屏山进行暗物质探测,中国科学院高能物理研究所也正在西藏阿里建造观测宇宙微波背景偏正的望远镜。
      
       陈学雷也表示,国内科研团队眼下在宇宙学研究领域越来越活跃。一方面,试验设备越来越先进,且已经产出了一些可喜的成果;另一方面,基础理论层面的研究也越来越活跃,“虽然还没进入全面开花的阶段,但已经出现较快的上升势头”。