3分鐘讀懂2019年諾貝爾物理學獎_風聞

原創：牧夫天文

翻譯：饒世豪

校對：牧夫天文校對組

編排：黃卓爾

諾獎委員會公佈獲獎名單

北京時間10月8日下午5時50分，瑞典王室科學院在斯德哥爾摩宣佈，2019年諾貝爾物理學獎授予對宇宙學理論研究做出了巨大貢獻的詹姆斯·皮伯斯（James Peebles），以及發現圍繞類太陽恆星運行的行星的米歇爾·馬約爾（Michel Mayor）和戴德爾·奎羅茲（Didier Queloz），前者將獲得一半的獎金，而後兩者平分剩餘的一半。

  簡單地説，他們研究的內容是地球在宇宙中所處的位置及地位，前者研究的是地球所處的“房子”是怎麼構成的，即宇宙的組成，後者研究的是地球所處的家中還有其他哪些“成員”，即其他行星。

詹姆斯·皮伯斯教授

皮伯斯教授，一位加拿大裔的美國宇宙學家，上個世紀六十年代就預言了暗物質和宇宙微波背景輻射，是普林斯頓大學的阿爾伯特·愛因斯坦科學名譽教授，他編著的宇宙學的教科書是該領域的標準，奠定了現代宇宙學的研究基礎。那麼他研究的內容究竟是什麼樣的呢？

  宇宙中僅有5%的成分是我們通常所説的物質，26%的成分是神秘的暗物質，而剩下69%則是促使宇宙加速膨脹的暗能量。

宇宙的組成

在諾獎公佈現場，講述人將宇宙的組成比喻為一杯咖啡：咖啡就是暗能量，再向里加入一定量的奶油，將奶油看作是暗物質，最後再加入了極少量的糖，這些少得可憐的糖就是科學家們研究了千百年的物質，這些常規的物質僅僅是宇宙中最微小的存在。

宇宙在大爆炸中誕生後，從高温高密度的狀態開始，直到冷卻到某個温度時，質子和電子結合形成中性原子，減少了對光子的吸收，由於空間膨脹，其波長也在變長，這也就是遺留輻射的來源。下圖是宇宙微波背景輻射（CMB），即宇宙大爆炸遺留的熱輻射：

宇宙微波背景輻射（Cosmos Microwave Background，CMB）

在彭齊亞斯和威爾遜（他們於1978年獲得諾貝爾物理學獎）發現這一現象之初，嗅覺靈敏的皮伯斯很快意識到了CMB的重要性，在接下來的二十年間，他發展出了一系列方法研究宇宙中的暗物質和暗能量。他的每一項單獨的成果都不足以稱之為諾獎級別，但加在一起，他的諾獎實至名歸。

米歇爾·馬約爾和戴德爾·奎羅茲

目前已經發現的部分系外行星彙集在一起

除了宇宙學的探秘外，人類一直以來都很關心一個問題：“我們是否孤單”，我們發現新行星的進程一直十分艱難。二十世紀九十年代之前，人類尋找系外行星的努力遲遲沒有成果。1995年，米歇爾·馬約爾和戴德爾·奎羅茲這對來自瑞士日內瓦大學的師徒利用行星引力引起的恆星微小運動，發現了第一顆圍繞着類太陽恆星——飛馬座51公轉的系外行星，它十分接近它的主星，質量與木星接近，是一顆“熱木星”。這一發現在挑戰了當時行星形成理論的同時，自此掀起了一股尋找系外行星的浪潮。到了現在，人類已知的系外行星已達4000餘顆。

飛馬座51

人類發現的系外行星（1989~2019.9.26）

有小夥伴打趣地説，每四年諾貝爾物理學獎都會變成諾貝爾天文學獎，更萬萬沒有想到的是研究行星科學的人也有拿到諾獎的一天，這正説明了天文學在基礎科學中的地位愈發重要，人類的科學研究正不斷從微觀走向宏觀，進而開闢更廣闊的生存空間。

今年諾貝爾物理獎授予的研究領域，繪製了一幅人類從未設想過的宇宙圖像，我們在這變幻萬千的宇宙中的位置，從來都是無法復刻的。

『天文時刻』 牧夫出品

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三位諾貝爾物理學獎獲得者的漫畫像