3分钟读懂2019年诺贝尔物理学奖_风闻

原创：牧夫天文

翻译：饶世豪

校对：牧夫天文校对组

编排：黄卓尔

诺奖委员会公布获奖名单

北京时间10月8日下午5时50分，瑞典王室科学院在斯德哥尔摩宣布，2019年诺贝尔物理学奖授予对宇宙学理论研究做出了巨大贡献的詹姆斯·皮伯斯（James Peebles），以及发现围绕类太阳恒星运行的行星的米歇尔·马约尔（Michel Mayor）和戴德尔·奎罗兹（Didier Queloz），前者将获得一半的奖金，而后两者平分剩余的一半。

  简单地说，他们研究的内容是地球在宇宙中所处的位置及地位，前者研究的是地球所处的“房子”是怎么构成的，即宇宙的组成，后者研究的是地球所处的家中还有其他哪些“成员”，即其他行星。

詹姆斯·皮伯斯教授

皮伯斯教授，一位加拿大裔的美国宇宙学家，上个世纪六十年代就预言了暗物质和宇宙微波背景辐射，是普林斯顿大学的阿尔伯特·爱因斯坦科学名誉教授，他编著的宇宙学的教科书是该领域的标准，奠定了现代宇宙学的研究基础。那么他研究的内容究竟是什么样的呢？

  宇宙中仅有5%的成分是我们通常所说的物质，26%的成分是神秘的暗物质，而剩下69%则是促使宇宙加速膨胀的暗能量。

宇宙的组成

在诺奖公布现场，讲述人将宇宙的组成比喻为一杯咖啡：咖啡就是暗能量，再向里加入一定量的奶油，将奶油看作是暗物质，最后再加入了极少量的糖，这些少得可怜的糖就是科学家们研究了千百年的物质，这些常规的物质仅仅是宇宙中最微小的存在。

宇宙在大爆炸中诞生后，从高温高密度的状态开始，直到冷却到某个温度时，质子和电子结合形成中性原子，减少了对光子的吸收，由于空间膨胀，其波长也在变长，这也就是遗留辐射的来源。下图是宇宙微波背景辐射（CMB），即宇宙大爆炸遗留的热辐射：

宇宙微波背景辐射（Cosmos Microwave Background，CMB）

在彭齐亚斯和威尔逊（他们于1978年获得诺贝尔物理学奖）发现这一现象之初，嗅觉灵敏的皮伯斯很快意识到了CMB的重要性，在接下来的二十年间，他发展出了一系列方法研究宇宙中的暗物质和暗能量。他的每一项单独的成果都不足以称之为诺奖级别，但加在一起，他的诺奖实至名归。

米歇尔·马约尔和戴德尔·奎罗兹

目前已经发现的部分系外行星汇集在一起

除了宇宙学的探秘外，人类一直以来都很关心一个问题：“我们是否孤单”，我们发现新行星的进程一直十分艰难。二十世纪九十年代之前，人类寻找系外行星的努力迟迟没有成果。1995年，米歇尔·马约尔和戴德尔·奎罗兹这对来自瑞士日内瓦大学的师徒利用行星引力引起的恒星微小运动，发现了第一颗围绕着类太阳恒星——飞马座51公转的系外行星，它十分接近它的主星，质量与木星接近，是一颗“热木星”。这一发现在挑战了当时行星形成理论的同时，自此掀起了一股寻找系外行星的浪潮。到了现在，人类已知的系外行星已达4000余颗。

飞马座51

人类发现的系外行星（1989~2019.9.26）

有小伙伴打趣地说，每四年诺贝尔物理学奖都会变成诺贝尔天文学奖，更万万没有想到的是研究行星科学的人也有拿到诺奖的一天，这正说明了天文学在基础科学中的地位愈发重要，人类的科学研究正不断从微观走向宏观，进而开辟更广阔的生存空间。

今年诺贝尔物理奖授予的研究领域，绘制了一幅人类从未设想过的宇宙图像，我们在这变幻万千的宇宙中的位置，从来都是无法复刻的。

『天文时刻』 牧夫出品

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三位诺贝尔物理学奖获得者的漫画像