2019狄拉克奖出炉，三位获奖者因宇宙结构的量子涨落起源理论分享殊荣_风闻
返朴-返朴官方账号-关注返朴（ID：fanpu2019）,阅读更多！2019-08-10 16:59
编译 | “返朴”编译组（董晓怡、木槐等）
三位获奖者都对用暴涨宇宙学模型来理解早期宇宙做出了重要贡献。他们的工作经过多方面的实验验证，并通过结合微观物理和宇宙的大尺度结构，使宇宙学逐渐演变成了精准测量的科学领域。
当地时间8月8日，意大利国际理论物理中心（ICTP，Trieste Italy）将 2019 年的狄拉克奖章及奖金授予了三位对近代宇宙学有着深远影响的物理学家：穆卡诺夫（Viatcheslav Mukhanov，慕尼黑大学，Ludwig Maximilian University of Munich ），斯塔罗宾斯基（Alexei Starobinsky，朗道理论物理研究所）和 苏尼亚耶夫（Rashid Sunyaev，马克斯·普朗克天体物理研究所），奖励他们对宇宙微波背景（CMB）物理作出的杰出贡献，这些理论研究有多方面实验验证结果并且通过结合微观物理和宇宙的大尺度结构，使得宇宙学逐渐演变成了精准测量的科学领域。三位获奖者都对用暴涨宇宙学模型来理解早期宇宙做出了重要贡献。宇宙微波背景（CMB）是充满整个宇宙空间的微弱背景辐射。在宇宙大爆炸模型中，宇宙微波背景是来自早期宇宙的残存电磁辐射，可以被足够灵敏的射电望远镜探测到。1964 年，两位射电天文学家 Arno Penzias 和 Robert Wilson 意外探测发现了宇宙微波背景，这是宇宙起源于大爆炸的关键证据。
在上世纪70年代后期，Alexei Starobinsky是宇宙暴涨理论的早期推动者之一。80年代，Viatcheslav Mukhanov等人的研究工作对宇宙暴涨理论贡献巨大。Rashid Sunyaev的主要贡献在于在70年代预言了宇宙微波背景中的声波峰值以及随后的对这些模型进行检验的观测实验。因为宇宙暴涨理论对我们所知的大量已观测宇宙的性质（均匀性和平坦性）给予了合理解释，所以目前它被认为是基础物理和宇宙学中最为相关的理论发展之一，同时它也提供了一个可以解释宇宙原初涨落的理论，这是其它理论所不能及的。在广义相对论和量子场论的框架中，暴涨理论认为，宇宙的原初涨落来源于一个微观尺度上的量子效应，其在一个宇宙尺度上产生各种宏观效应，这些最终显示成为宇宙的大尺度结构。
宇宙暴涨模型提出的很多理论预言已经被若干实验证实，它对当代宇宙学贡献巨大。
“宇宙原初密度扰动的计算是理论物理学中最为优美的成就之一，它为我们的起源提供了重要的信息，并且令人惊叹地被实验证实了。”ICTP主任Fernando Quevedo解释说：“三位获奖者对这一领域的重要贡献符合ICTP为狄拉克奖章设定的高标准。”
ICTP的研究人员（Staff Associate）Ravi Sheth补充说：“他们在基础物理领域就可观测宇宙的研究产生了深远的影响。他们的贡献不仅仅体现在他们的准确预言上，而且反映在他们的工作以及他们个人对几代宇宙学家的重大深远影响上。”
Viatcheslav Mukhanov、Alexei Starobinsky和Rashid Sunyaev并不是第一次因为他们在宇宙学方面的卓越贡献而获奖。
早在2013年，Viatcheslav Mukhanov 和Alexei Starobinsky获得总额50万美元的格鲁伯宇宙学奖（Gruber Cosmology Prize），理由是他们在发展形成暴涨理论方面有持续性的重大影响，其理论是对理解宇宙演化和结构的关键组成部分。他们的理论工作改变了人类对我们宇宙的起源和它的结构形成机制的观点。他们为宇宙暴涨和时空度规的暴涨扰动理论做出了意义深远的贡献。其理论解释了宇宙结构的量子起源，这是量子力学规律运用到宇宙大尺度上的一次最为令人惊叹的实践。由于他们的贡献，科学家们终于可以为宇宙学的两大基本问题给出令人信服的解答：为什么宇宙结构在最大尺度上是如此均匀？宇宙是从何处开始偏离其均匀分布的，即星系、行星、包括我们人类是从何而来的？
2014年，Starobinsky又因为在宇宙暴涨理论方面的前瞻性工作，同Alan Guth和Andrei Linde一起获得了2014年的科维理天体物理学奖。Sunyaev获得过天文学界和与天体物理相关的物理学界的几乎所有重要奖项。比如2002年的Friedmann奖，2003年的Gruber宇宙学奖和Heineman天体物理学奖，以及2008年的Crafoord奖等。
获奖者简介
Viatcheslav Mukhanov现任德国慕尼黑大学物理系主任，他最广为人知的贡献是宇宙结构的量子起源理论。1981年，正在莫斯科列别捷夫物理研究所工作的Mukhanov与Gennady Chibisov合作研究Starobinsky首先提出的一个宇宙暴涨模型，就该模型中时空度规的标量扰动，他们发现了产生机制。Mukhanov预言星系和星系团都起源于最初的量子涨落，这个理论被众多测量宇宙微波背景（CMB）温度涨落的实验所证实。1985年，他进一步发展了一个严格的理论框架，被许多暴涨模型用来描述密度扰动。
Alexei Starobinsky供职于俄罗斯科学院朗道理论物理研究所。他与Alan Guth和Andrei Linde一起被认为是宇宙暴涨理论的先驱和领军人物。1979年，他预言引力波应该来自日后被称之为暴涨的过程。Starobinsky随后又提出了一个更加具体的宇宙暴涨模型，这个模型迄今为止仍是与观测结果最为吻合的。Starobinsky发表了最早期计算“慢滚暴涨”模型中密度扰动的文章之一，这个模型被公认为是最有成功希望的。而后，Starobinsky又提出了“随机”暴涨的物理框架，这个模型不像先前的那些模型那样理想化。
Rashid Sunyaev现任德国普朗克天体物理研究中心主任和俄罗斯空间研究中心教授。他在物理宇宙学和高能天体物理学方面都做出过开创性贡献。1970年，他和Yakov Zel’dovich一起预言了宇宙微波背景（CMB）声波峰值的存在。这些声波峰值可以认为是在宇宙微波背景天空图案中的组成部分，显示了宇宙微波背景（CMB）的不均匀性。他们提出的Sunyaev-Zel’dovich效应认为宇宙微波背景（CMB）的亮度会在富星系团的方向上减弱一些。这一发现使得星系团成为观测宇宙学的强大工具。而且实践证明，这的确为测量遥远星系团的丰度和运动提供了我们现有的最佳工具。
其他相关科学家简介
Gennady Chibisov 最出名的工作是在1981年与Mukhanov合作完成的关于宇宙密度扰动的量子涨落起源的研究， 这是暴涨宇宙学研究中最早强调密度涨落起源的计算工作。
Alan Guth 是最早提出暴涨宇宙学的学者之一。由于对暴涨的研究，Guth分别获得了爱丁顿奖章（1996年）、狄拉克奖章（2002年）和科维理奖（2014年）。
Andrei Linde 是最早提出暴涨宇宙学的学者之一，并修正了古斯的模型。他一直是宇宙学研究的领袖人物之一。
Yakov Zel’dovich 早年工作于物理化学领域，并提出了爆炸过程中氧化氮的生成机制，称为Zel’dovich机制。1939年起，开始从事铀裂变的研究，提出链式反应理论。1943年开始参与苏联核武器研发，提出了氢弹的Zel’dovich-Sakharov构型。而后预言了pi介子的贝塔衰变，预言了mu子催化。自1956年，开始研究天体物理和宇宙学。他第一个提出类星体来自于黑洞吸积盘，并且提出活动星系核的能量来自超大质量黑洞。在恒星磁场起源方面提出“拉伸-扭转-折叠”机制的磁流体发电机理论。在宇宙学领域提出引力物质的Zel’dovich不稳定性。1964年，Zel’dovich提出银河系X射线源是双星系统中的中子星或者黑洞的吸积过程产生的。同年他还提出了宇宙微波背景辐射的存在。1972年，他与Sunyaev预言了星系团对宇宙微波背景辐射的影响，这一现象被命名为Sunyaev-Zel’dovich效应，可以用来测量星系团中物质的分布和哈勃常数的数值等等。
关于狄拉克奖
国际理论物理中心(ICTP)的狄拉克奖章于1985年首次发奖，目的在于纪念其忠实的朋友、二十世纪最伟大的物理学家之一——P.A.M.狄拉克(Dirac)。奖章于每年8月8日狄拉克的生日颁发，授予对理论物理学做出过有重大意义贡献的理论物理学家。颁奖典礼将在当年晚些时候进行，届时三位获奖者会就他们的工作发表演讲。
ICTP挂出的历届狄拉克奖得主名单
主要编译来源
[1] https://www.ictp.it/about-ictp/media-centre/news/2019/8/dirac-medal.aspx
[3] https://www.iau.org/news/pressreleases/detail/iau1304/
致谢：感谢清华大学物理系楼宇庆教授对本文的审校。
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