本次诺贝尔物理学奖两个领域南辕北辙 却共同关注人类命运

本次诺贝尔物理学奖两个领域南辕北辙 却共同关注人类命运飞入寻常百姓家
来源:新民晚报   作者:张炯强 郜阳   2019-10-09 08:53:29

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图说:今年诺贝尔物理学奖获得者,从左至右分别为詹姆斯·皮布尔斯(James Peebles)、米歇尔·马约尔(Michel Mayor)和迪迪埃·奎洛兹(Didier Queloz) 来源/诺贝尔奖官网(下同)

当地时间10月8日,瑞典皇家科学院宣布,将2019年诺贝尔物理学奖授予詹姆斯·皮布尔斯(James Peebles)、米歇尔·马约尔(Michel Mayor)和迪迪埃·奎洛兹(Didier Queloz)。普林斯顿大学皮布尔斯教授获奖,表彰他的是“在物理宇宙学的理论发现”;日内瓦大学的马约尔教授和奎洛兹教授获奖,表彰他们的是“发现了一颗围绕太阳型恒星运行的外行星”。

在复旦大学物理系教授施郁看来,“虽然同为天体物理学家,但宇宙学和系外行星的领域相差较大”,本次诺贝尔物理学奖的组合可谓南辕北辙,却共同关注人类的命运,关注宇宙从何而来,我们人类从何而来,人类将往何处去。早在2015年,施郁已经预测到马约尔和奎洛兹将获得此大奖。

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“苍茫宇宙,究竟有没有外星高级生命”“跳出太阳系,有没有类似地球的行星”“未来,人类能否找到一个移民星球”——北京时间8日傍晚,南京大学天文学院原院长周济林教授乘坐的飞机抵达澳门机场,打开手机获悉“系外行星发现”得到诺贝尔物理奖的消息,第一时间向记者解读其中的意义。

周济林介绍,在几十年前,寻找系外行星的想法还被认为是近乎疯狂。许多人曾经怀疑,拥有数颗种类不同行星的太阳系,在宇宙中也许是个异数,没有证据表明其他恒星系也会如此。再说,即便那里存在行星,它们也太小、太暗了,被它们所环绕的恒星光芒所掩盖,无法被我们探测到。但是,1995年10月6日,历史被改写了。马约尔和奎洛兹首先发现距离地球50.9光年、被称为“飞马51”(Pegasi 51)的一个位于飞马座的恒星拥有一个行星,这是第一个被发现的太阳系外行星。此后,被证实的系外行星已超过3500颗,而且数量还在攀升。

马约尔和奎洛兹的突破性发现得益于一种恒星光谱仪器。其原理是,一颗恒星在其伴星引力的作用下,径向速度发生周期性的变化,根据多普勒效应的原理,在光谱上表现为光谱的周期性移动。通过光谱仪检测到的微小移动,经过几个行星轨道周期内的数据收集,能够检测到天体的存在。

周济林表示,目前,南京大学天文与空间科学学院系外行星团队,利用国内多单位合作的南极冰穹A巡天望远镜,采用一种叫行星凌食主星(transit)的方法,已寻找到100多颗候选行星。这些候选行星要通过上述的视向速度方法才能确认。周济林说,“相信人类一定能够寻找到第二个地球、第三个地球。”

自1970年以来,皮布尔斯教授被广泛认为是世界上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。他的三本教科书(《物理宇宙学》,1971年;《宇宙的大规模结构》,1980年;《物理宇宙学原理》,1993年)已成为该领域的标准参考书。皮布尔斯为大爆炸模型做出了许多重要的贡献。与狄克等人一起,他还预测了宇宙微波背景辐射。

何谓微波背景辐射?它是指宇宙学中“大爆炸”遗留下来的热辐射。在早期的文献中,“宇宙微波背景”称为“宇宙微波背景辐射”或“遗留辐射”,是一种充满整个宇宙的电磁辐射。此后,皮布尔斯的预测被证实。1978年,微波背景辐射的发现获得诺奖;2006年,微波背景辐射的黑体形式和各向异性再次获奖。值得一提的是,通过微波背景辐射的微小涨落,科学家们确定了很多宇宙学参数,比如宇宙年龄(137亿年)、宇宙中的物质密度、宇宙早期的原初涨落。确定在宇宙的总密度中,普通物质占4.5%,暗物质占22%,暗能量占73.5%。天体物理博士、中科院上海天文台副研究员左文文认为,“此次诺贝尔物理学奖颁发给理论工作,算是对微波背景理论工作的纪念,也是一次迟到的颁奖。”

新民晚报记者 张炯强 郜阳

编辑:任天宝

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