本次諾貝爾物理學獎兩個領域南轅北轍 卻共同關注人類命運
2019年10月09日08:53

原標題:本次諾貝爾物理學獎兩個領域南轅北轍 卻共同關注人類命運

圖說:今年諾貝爾物理學獎獲得者,從左至右分別為詹姆斯·皮布爾斯(James Peebles)、米歇爾·馬約爾(Michel Mayor)和迪迪埃·奎洛茲(Didier Queloz) 來源/諾貝爾獎官網(下同)

當地時間10月8日,瑞典皇家科學院宣佈,將2019年諾貝爾物理學獎授予詹姆斯·皮布爾斯(James Peebles)、米歇爾·馬約爾(Michel Mayor)和迪迪埃·奎洛茲(Didier Queloz)。普林斯頓大學皮布爾斯教授獲獎,表彰他的是“在物理宇宙學的理論發現”;日內瓦大學的馬約爾教授和奎洛茲教授獲獎,表彰他們的是“發現了一顆圍繞太陽型恒星運行的外行星”。

在複旦大學物理系教授施鬱看來,“雖然同為天體物理學家,但宇宙學和系外行星的領域相差較大”,本次諾貝爾物理學獎的組合可謂南轅北轍,卻共同關注人類的命運,關注宇宙從何而來,我們人類從何而來,人類將往何處去。早在2015年,施鬱已經預測到馬約爾和奎洛茲將獲得此大獎。

“蒼茫宇宙,究竟有沒有外星高級生命”“跳出太陽系,有沒有類似地球的行星”“未來,人類能否找到一個移民星球”——北京時間8日傍晚,南京大學天文學院原院長賙濟林教授乘坐的飛機抵達澳門機場,打開手機獲悉“系外行星發現”得到諾貝爾物理獎的消息,第一時間向記者解讀其中的意義。

賙濟林介紹,在幾十年前,尋找系外行星的想法還被認為是近乎瘋狂。許多人曾經懷疑,擁有數顆種類不同行星的太陽系,在宇宙中也許是個異數,沒有證據表明其他恒星系也會如此。再說,即便那裡存在行星,它們也太小、太暗了,被它們所環繞的恒星光芒所掩蓋,無法被我們探測到。但是,1995年10月6日,曆史被改寫了。馬約爾和奎洛茲首先發現距離地球50.9光年、被稱為“飛馬51”(Pegasi 51)的一個位於飛馬座的恒星擁有一個行星,這是第一個被發現的太陽系外行星。此後,被證實的系外行星已超過3500顆,而且數量還在攀升。

馬約爾和奎洛茲的突破性發現得益於一種恒星光譜儀器。其原理是,一顆恒星在其伴星引力的作用下,徑向速度發生週期性的變化,根據多普勒效應的原理,在光譜上表現為光譜的週期性移動。通過光譜儀檢測到的微小移動,經過幾個行星軌道週期內的數據收集,能夠檢測到天體的存在。

賙濟林表示,目前,南京大學天文與空間科學學院系外行星團隊,利用國內多單位合作的南極冰穹A巡天望遠鏡,採用一種叫行星淩食主星(transit)的方法,已尋找到100多顆候選行星。這些候選行星要通過上述的視向速度方法才能確認。賙濟林說,“相信人類一定能夠尋找到第二個地球、第三個地球。”

自1970年以來,皮布爾斯教授被廣泛認為是世界上領先的理論宇宙學家之一,對原始核合成、暗物質、宇宙微波背景和結構形成具有重要的理論貢獻。他的三本教科書(《物理宇宙學》,1971年;《宇宙的大規模結構》,1980年;《物理宇宙學原理》,1993年)已成為該領域的標準參考書。皮布爾斯為大爆炸模型做出了許多重要的貢獻。與狄克等人一起,他還預測了宇宙微波背景輻射。

何謂微波背景輻射?它是指宇宙學中“大爆炸”遺留下來的熱輻射。在早期的文獻中,“宇宙微波背景”稱為“宇宙微波背景輻射”或“遺留輻射”,是一種充滿整個宇宙的電磁輻射。此後,皮布爾斯的預測被證實。1978年,微波背景輻射的發現獲得諾獎;2006年,微波背景輻射的黑體形式和各向異性再次獲獎。值得一提的是,通過微波背景輻射的微小漲落,科學家們確定了很多宇宙學參數,比如宇宙年齡(137億年)、宇宙中的物質密度、宇宙早期的原初漲落。確定在宇宙的總密度中,普通物質占4.5%,暗物質占22%,暗能量占73.5%。天體物理博士、中科院上海天文台副研究員左文文認為,“此次諾貝爾物理學獎頒發給理論工作,算是對微波背景理論工作的紀念,也是一次遲到的頒獎。”

新民晚報記者 張炯強 郜陽

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