權威天文學家解讀：為什麼2019年諾貝爾物理學獎頒給他們？_風聞

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·麥耶（Michel Mayor）和迪迪埃·奎洛茲（Didier Queloz），以表彰他們在"有助於我們理解宇宙的演化和地球在宇宙中的位置"所作出的傑出貢獻。

這三位科學家重塑了人類對宇宙結構和歷史的理解，並首次發現了一顆圍繞太陽系外類太陽恆星運行的行星。這有助於回答關於人類存在的基本問題：宇宙早期發生了什麼，接下來發生了什麼？是否可能還有其他行星，繞着其他的太陽運行？

詹姆斯·皮布爾斯

James Peebles

1935年出生於加拿大温尼伯

普林斯頓大學阿爾貝特·愛因斯坦榮譽科學教授

詹姆斯·皮布爾斯

突出貢獻領域：原始核合成，暗物質，宇宙微波背景和結構形成

詹姆斯·皮布爾斯研究示意圖

米歇爾·麥耶

Michel Mayor

1942年出生於瑞士洛桑

日內瓦大學天文學系榮譽退休教授

米歇爾·麥耶 

迪迪埃·奎洛茲

Didier Queloz

1966年出生於瑞士

日內瓦大學教授、劍橋大學教授

迪迪埃·奎洛茲

獲獎成就

詹姆斯·皮布爾斯對物理宇宙學的見解豐富了整個研究領域，為宇宙學在過去50年中從觀測推斷到科學判斷的轉變奠定了基礎。他的理論框架自20世紀60年代中期發展以來，是我們當代關於宇宙思想的基礎。

大爆炸模型描述了宇宙最初的時刻。大約140億年前，宇宙擁有極高的熱度和密度。從那時起，宇宙一直在膨脹，變得越來越大，越來越冷。大爆炸後僅僅40萬年，宇宙就變得透明，光線能夠穿越太空。即使在今天，那些古老的輻射依然圍繞着我們，解碼這些輻射將揭開許多宇宙隱藏的秘密。詹姆斯·皮布爾斯的理論工具和計算方法，能夠解釋宇宙嬰兒期的這些痕跡，並發現新的物理過程。

結果顯示，宇宙中只有5%的質量是已知的，其餘的95%是未知的暗物質和暗能量。這個謎對現代物理學是一個挑戰。1995年10月，米歇爾·麥耶和迪迪埃·奎羅茲宣佈首次發現太陽系外的一顆行星（即系外行星），圍繞我們的母星系銀河系的一顆類太陽恆星運行。在法國南部的上普羅旺斯天文台，他們觀測到了行星51Pegasi b，這是一個與太陽系最大的氣體巨人木星相媲美的氣體行星。

 

米歇爾·麥耶和迪迪埃·奎羅茲宣佈首次發現太陽系外的一顆行星（即系外行星）

這一發現開啓了天文學的一場革命，此後人類在銀河系中發現了4000多顆系外行星。它們擁有着令人難以置信的大小、形狀和軌道。這挑戰了我們對行星系統的先入為主的觀念，也使得科學家修正他們關於行星起源背後的物理過程的理論。隨着尋找系外行星的更多計劃啓動，我們最終可能會找到“是否有其他生命存在”這一問題的答案。

宇宙的終極奧秘

在物理學獎頒佈之後，造就第一時間採訪了國內天體物理學的兩位學者。

01

張同傑

北京師範大學天文系教授、博導

北京師範大學天文系教授、博導，研究天體物理與宇宙學的專家張同傑告訴了我們為什麼諾獎會頒給James Peebles：

一、**以往諾獎頒給天文學大多基於重大發現，比如宇宙加速膨脹和引力波等，這次頒給宇宙學基礎研究而非重大天文發現，對宇宙學基礎研究意義重大。**James Peebles是國際上最早一批研究宇宙學理論的天文學家，是整個國際宇宙學界的泰斗和鼻祖，是目前還在世的對宇宙學基礎理論貢獻最大、資歷最高的人，他寫的專業著作是宇宙學必讀經典書籍。

二、James Peebles主要有三方面貢獻：

1.對宇宙微波背景輻射的理論研究；

2.對大尺度結構理論的理論貢獻；

3.對宇宙學零散理論的系統化、結構化，形成了一系列基礎性著作。

宇宙微波背景輻射圖（來源：wiki）

三、對進行天文學科基礎理論研究的科學家帶來了巨大的激勵，也是對這羣人常年默默無聞工作的肯定。

今年頒給他可能有爭議，但我作為一個研究了20多年的宇宙學者，我很贊同頒給這種科學家。因為重大發現裏面存在着偶然性，也存在運氣。這對從事基礎理論的科學家顯得有些不公平，雖然他們不一定有重大發現，但是一直作為學科的奠基石在勤勤懇懇工作着。

02

造就講者 陳鵬飛

長江學者

南京大學天文與空間科學學院教授

造就演講嘉賓、長江學者、南京大學天文與空間科學學院教授陳鵬飛説：

其實幾年前大家就在猜測，研究太陽系外行星的Michel G. E. Mayor，很可能得諾貝爾獎。2017年引力波得獎時他也是強有力的競爭對手。 

太陽系外面的行星太遙遠，不容易看見，甚至根本看不見。看不見怎麼辦呢？用得比較多的方法有兩類。

第一類方法就是掩星法，比如説恰好行星擋住了恆星，雖然我們看不見這種小的行星，但這顆行星擋住了那個恆星的萬分之一或千分之一的一個面積，恆星的亮度就會減少萬分之一或千分之一。等行星不再遮擋恆星時，恆星就會回到原來的亮度。通過這種方式我們就會知道那裏有一個行星。這個方法就是掩星法。

第二種方法就是這次諾獎獲得者Michel Mayor和Didier Queloz用的方法，他們測量恆星的視向運動速度。

我們知道，當行星繞着恆星轉時，恆星其實也在轉，雖然轉得比較慢。行星和恆星其實都是在繞着它們的公共質心轉，兩者的動量正好平衡。這有點像鏈球運動，運動員在讓鏈球旋轉時，他自己也不得不轉，只是人轉得沒有鏈球那麼快。這樣的話，隨着行星的公轉，恆星一會兒是朝着我們運動，一會兒是背離我們運動。

這樣的話就會產生多普勒效應，它發出來的光的頻率就會發生變化，就像一輛火車，迎着我們開過來的時候，其叫聲的音調變高，遠離我們的時候音調變低。

多普勒效應示意圖

恆星發出來的光的頻率一會兒變低，一會兒或者變高，根據這個變化的大小和週期，天文學家就可以測出這個恆星的轉動速度和行星的公轉週期。根據公轉週期進而可以計算行星到恆星的距離，並進一步算出行星的質量。

瑞士日內瓦大學的這兩位學者他們就是用自己研製的精度可以達到70米每秒的光譜儀進行測量。只要恆星的視向運動速度超過70米每秒，它就可以測出來。通過這種方式，他們第一次發現了這個太陽系外面的行星。

待到2017年，有觀測跡象表明這顆行星含有水。

因為通常有水就意味着很可能會有生命，這個就使得日內瓦大學教授的發現又顯得更有意義了。大家都關心生命的這個起源，**人類是否是這個地球上獨一無二的生命？**這很可能説明，那個地方其實也會有生命。雖然不一定是有高級的生命，但是很可能是有生命的。

從昨天的諾貝爾生理學獎到今天的諾貝爾物理學獎，我們可以看到諾貝爾獎的風向標正在逐漸地從關注各個學科領域的重大突破轉向了每個學科的基礎科研工作。

這也是諾貝爾獎在經歷了124年之後一個極具意義的轉折和突破，無論是那些默默在基礎科研中耕耘的科學家，還是那些致力於前沿科學發現的科學工作者，他們都共同地為人類的科學發展與無窮的好奇心探索做出了傑出貢獻。