2019年诺奖:仰望星空的人

头条 2019-10-13 13:16174艾薇头条艾薇头条

2019年,诺贝尔物理学奖授予

2019年诺奖:仰望星空的人

以表彰他们“为理解宇宙的演化和地球在宇宙中的位置所作出的贡献。”

2.

宇宙是如何开始的?100年前,所有人都认为它应该是永恒存在的。直到埃德温·哈勃发现了宇宙在膨胀,而一个膨胀的宇宙预示着宇宙在有限的过去有一个开始,这颠覆了我们的宇宙观。而在过去的50年中,宇宙学得到了蓬勃发展,其中有一个关键人物,那就是James Peebles。

Peebles在20世纪60年代所奠定的理论基础,将宇宙学从推测变为了科学。他的决定性发现将宇宙学牢牢地印在了科学版图之上,丰富了整个研究领域。他的第一本书《物理宇宙学》(1971年)通过理论思考以及实验观测,激励了整整一代为宇宙学的发展作出贡献的物理学家。

无论是科学还是其他任何东西,都无法回答关于我们来自哪里,又要向何处去的这一永恒问题。宇宙学摆脱了信仰和意义等人文观念,这与爱因斯坦在上世纪初对关于世界的奥秘为何是可理解所作出的言论如出一辙。

现在,我们都听过一个这样的故事:宇宙诞生于140亿年前,起初,宇宙的温度非常高、密度也极其大。自那时起,宇宙就开始不断地膨胀,在变得越来越大的过程中也变得越来越冷。这个简单的故事正是大爆炸理论的主要思想。

在大爆炸后不到40万年的时间,宇宙开始变得透明,光终于能够在空间中自由地穿梭。即使到现在,那些古老的辐射(被称为宇宙微波背景,英文缩写为CMB)仍围绕在我们周围,并且蕴藏着宇宙的许多秘密。Peebles利用他所发展出的理论工具,解释了宇宙初期的这些痕迹,并发现了新的物理过程。

2019年诺奖:仰望星空的人

△ 宇宙微波背景产生于大爆炸后的40万年。从宇宙微波背景中,我们可以推测出宇宙的成分:5%普通物质,26%的暗物质和69%的暗能量。

宇宙微波背景蕴藏着大量的信息,其中包括宇宙的年龄和成分。在宇宙中,我们所知的物质仅仅只有5%,即那些构成了恒星、行星、你和我的普通物质;剩下的95%是未知的暗物质和暗能量,它们的本质是物理学中最大的谜题。

3.

然而,即使是这5%,仍然有许多的大问题等待解答。例如,其中一个我们最想要知道的便是:我们在宇宙中是孤独的吗?为了回答这个问题,科学家在除地球之外的星球上寻找生命的痕迹。

2019年诺奖:仰望星空的人

△ 太阳系在银河系中的位置,太阳仅仅是银河系中众多恒星中的一颗。

1995年10月,Michel Mayor和Didier Queloz宣布首次在太阳系之外发现了一颗围绕着银河系中的一个类太阳恒星运行的系外行星。在法国南部的上普罗旺斯天文台,他们看到了行星51 Pegasi b——一颗可以和太阳系中的木星相媲美的气体星球(如下图)。

2019年诺奖:仰望星空的人

这一发现掀起了一场天文学革命,自那时以来,我们已经在银河系中发现了4000多颗系外行星。奇异的新世界仍在不断地被发现,它们的大小、形状和轨道都有着令人难以置信的丰富性。它们挑战了我们对行星系统的预想,迫使科学家去重新审视他们已经建立的关于行星起源背后的物理过程的理论。随着越来越多的任务将致力于寻找系外行星,我们最终或许能够回答:我们是否是宇宙中唯一的存在。

4

今年的诺奖得主所作的工作改变了我们对宇宙的认知。James Peebles的理论发现有助于我们理解宇宙在大爆炸之后是如何演化的,而Michel Mayor和Didier Queloz则在寻找未知行星的征途中探索了我们在宇宙中那些的近邻们。可以说,我们的宇宙观因他们的发现而发生了永久的改变。

https://www.nobelprize.org