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国际频道 发表于  2019-10-09 10:00:16 3485字 ( 0/40)

2019年诺贝尔物理学奖:天体物理学5年3次获诺奖

人民网斯德哥尔摩10月8日电(记者李玫忆 实习生方菁)当地时间10月8日,诺贝尔奖委员会在瑞典皇家科学院宣布,一名加拿大美国裔物理学家詹姆斯·皮布尔斯(James Peebles)和两名来自瑞士天文学家米歇尔·马约尔(Michel Mayor)、迪迪埃·奎洛兹(Didier Queloz)获得2019年诺贝尔物理学奖,以表彰他们“在增进我们对宇宙演化,以及地球在宇宙中地位的理解方面所做出的贡献”据了解,他们将获得金质奖章、证书,皮布尔斯将获得奖金的一半(约450万克朗),另一半将由马约尔和奎洛兹共同分享。

诺贝尔物理学奖主要集中四个领域,粒子物理、天体物理、凝聚态物理、原子分子及光物理。此次摘得桂冠的是研究天体物理的三位科学家,他们的研究发现,颠覆了之前人们的宇宙观。过去五年当中,天体物理的成果已经三次得奖。除了今年以外,还有2015年的中微子振荡(属于天体物理或粒子物理)以及2017年引力波的发现。
一切始于宇宙大爆炸
詹姆斯·皮布尔斯来自美国普林斯顿大学,他对物理宇宙学的深刻见解丰富了整个研究领域,他的理论和观察为几乎所有现代宇宙学研究奠定了基础,并且将高度猜测性的领域转变为精密科学。他的探究使我们对宇宙的结构和历史有了全新的认识,有助于我们理解宇宙在大爆炸后是如何演化的。米歇尔·马约尔和迪迪埃·奎洛兹来自瑞士日内瓦大学,他们首次发现太阳系外的一颗行星,在寻找未知行星的过程中探索了我们的宇宙邻居,开启了人类对系外行星的探索——宇宙中是否有其他生命的存在。他们的发现永远地改变了我们对世界的看法。
大爆炸理论认为宇宙曾有一段从热到冷的演化史。大约140亿年前,在宇宙最开始的时刻,当时的宇宙非常热,密度相当大。自宇宙爆炸之后,宇宙体系在不断地膨胀,使物质密度从密到稀地演化,温度也很快冷却、下降。大爆炸后不到40万年,宇宙变得透明,光线可以在太空中穿行。即使在今天,这种古老的辐射仍然存在于我们周围,许多宇宙的秘密都隐藏在其中。
皮布尔斯在宇宙学方面的贡献主要集中在宇宙微波背景辐射上。而宇宙微波背景辐射的发现为宇宙大爆炸模型提供了强有力的证据,同时皮布尔斯还用大爆炸理论解释了宇宙初期的痕迹,并发现了新的物质进程。他的研究工作使得宇宙学迅速成长起来,结果显示,在我们所知的宇宙中,只有5%的物质是已知的,即这些构成了恒星、行星、树木和人类生命的物质。剩下的95%是未知的暗物质和暗能量。所谓的暗能量会推动宇宙的膨胀,而暗物质是一种看不见的物质,它似乎悬浮在星系周围,仅仅通过引力来彰显存在感。当然,这是一个谜,也是对现代物理学的一个挑战。
开启太阳系以外的新世界之门
1995年10月,米歇尔·马约尔和迪迪埃·奎洛兹宣布在我们的太阳系外首次发现了一颗行星,这是一颗太阳系外行星,它围绕着我们的银河系中的一颗类似太阳的恒星运行。在法国南部的Haute Provence天文台,他们在使用定制的仪器分析类太阳恒星“飞马座51”时,发现了一颗围绕其运转的行星,也就是“飞马座51b”。这无疑是天文学上的一座里程碑,自此之后,更多的系外行星在太阳系周边区域被发现。今天,科学家们已经在银河系发现了4000多颗系外行星,其大小、形状和轨道之丰富令人难以置信,它们丰富了我们对行星系统的理解。这片奇异的新世界还在继续向我们展示着它的神奇和美妙,最容易被发现的是巨大的、炽热的气体巨行星,它们围绕着母星在极其靠近的轨道上旋转,另一些表面布满岩石,在适宜居住区域下有液态水流动,还有一些系外行星是奇异的水世界,它们的整个表面都是海洋。
随着越来越多的行星被发现,天文学家们越来越接近于回答人类提出的最深奥的问题之一: 我们是孤独的吗?随着人类开始寻找系外行星的计划开启,我们可能最终会找到是否有其他生命存在这个永恒问题的答案。
现场连线获奖者:进入科学领域是因为被深深吸引
诺奖委员会在新闻发布会现场电话连线了获得者之一詹姆斯·皮布尔斯。他接到电话的时候仍然掩不住欣喜,很快平静下来,并回答了现场记者的提问。
谈到暗物质和暗能量时,皮布尔斯说,我们必须承认这些是神秘的。虽然目前我们对宇宙有了些许理解,但仍然有许多悬而未决的问题,比如这个暗物质到底是什么。
现场有记者提问是否存在外星生命,皮布尔斯认为,对于目前来说,这仅仅只是一种猜测。我们已经非常确认地球之外会有适宜生命存在的星球,那里会有可以称之为生命的存在,但他并不确定外星生命体是否类似地球上的生命体,或许化学家们会有所发现。但可以几乎肯定的说,我们永远也不会看到其他星球上的外星生物。
“我是在1964年开始进入这个研究领域,当时我对于课题感到非常不安,因为那个年代的观测基础非常少,我只是迎头而上,我也从未有过做出重大发现的计划。” 当皮布尔斯被问到给那些从事科学研究的年轻人一些建议时,他说,“你要抱着对科学的热爱而进入研究领域,奖项是迷人的,但这不应该是你的初衷。你进入科学领域是因为你被科学深深吸引。”
在现场连线采访的最后,皮布尔斯说他不是一个人在战斗,并向百余年来在这一领域的所有研究者致以了敬意。
延伸阅读:
一分钟了解诺贝尔物理学奖
诺贝尔物理学奖是1900年6月根据诺贝尔的遗嘱设立的,属诺贝尔奖之一。该奖项旨在奖励那些对人类物理学领域里作出突出贡献的科学家。由瑞典皇家科学院颁发奖金,每年的奖项候选人由瑞典皇家科学院的院士、诺贝尔物理和化学奖评委员会委员、曾被授与诺贝尔物理或化学奖金的科学家、在乌普萨拉、隆德、奥斯陆、哥本哈根、赫尔辛基大学、卡罗琳医学院和皇家理工学院永久或临时任职的物理学和化学教授等推荐。
截至2018年,只有三名女性科学家获得物理学奖。最近一次是在1963年,德裔美国女物理学家玛丽亚·格佩特-梅耶因发展了解释原子核结构的数学模型获得物理学奖。其中,玛丽·居里(Marie Curie)两度获得诺贝尔奖。加拿大科学家唐娜·斯特里克兰是历史上第三位获得诺贝尔物理学奖的女性科学家。
1901年以来,诺贝尔物理学奖共颁发过112次。其中有6个年份没有颁发过诺贝尔物理学奖,分别是1916(由于第一次世界大战),1931(由于候选人贡献不足),1934(由于候选人贡献不足),1940、1941和1942年(由于第二次世界大战)。根据组委会的章程,如果候选人的贡献没有达到要求,那么奖金将被留至下一年。如果第二年仍然没有合适人选,奖金将被加入到基金会的初始资金中。在两次世界大战期间,诺贝尔奖较少颁出。
迄今为止,最年轻的诺贝尔物理学奖获得者是威廉·劳伦斯·布拉格(William Lawrence Bragg),获奖时年仅25岁。1915年,他和他的父亲William Henry Bragg同时获奖。而2018年,阿瑟·阿什金(Arthur Ashkin)以96岁高龄获奖,是诺贝尔物理学奖得主中的最年长者。
在百余年中,诺贝尔物理学奖是华人拿奖最多的奖项,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。
他们与物理学奖“擦肩而过”
提起诺贝尔物理学奖的“遗珠”,不得不提的就是爱因斯坦。他提出的相对论,动摇了牛顿物理学的理论基础,但在其有生之年,因没有给出有效论证,导致他未能因此获物理学奖。
因为同样原因“错失”诺奖的还有霍金。1974年,他提出了通过“霍金辐射”来观察黑洞的方法,但也因为理论“过于超前”,尚未被证实,成为了他永远的遗憾。
不过,即使科学家提出的“超前”理论被证实,也可能与奖项无缘。拉尔夫·阿尔珀自1948年起研究宇宙大爆炸理论,但因条件限制,其观点未被证实。随着当代研究进入更深层次,越发证明其理论的正确性。可惜,他已于2007年过世。而诺奖不会颁给已经去世的人。
此外,华裔女物理学家吴健雄通过实验验证了宇宙不守恒定律,但因未能提出该理论,错失诺奖。

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