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宇宙物理学-皮布尔斯在宇宙学方面的贡献主要集中在宇宙微波背景辐射上

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1901年以來,諾貝爾物理學獎共頒發過112次。其中有6個年份沒有頒發過諾貝爾物理學獎,分別是1916(由於第一次世界大戰),1931(由於候選人貢獻不足),1934(由於候選人貢獻不足),1940、1941和1942年(由於第二次世界大戰)。根據組委會的章程,如果候選人的貢獻沒有達到要求,那麼獎金將被留至下一年。如果第二年仍然沒有合適人選,獎金將被加入到基金會的初始資金中。在兩次世界大戰期間,諾貝爾獎較少頒出。

皮布爾斯在宇宙學方面的貢獻主要集中在宇宙微波背景輻射上。而宇宙微波背景輻射的發現為宇宙大爆炸模型提供了強有力的證據,同時皮布爾斯還用大爆炸理論解釋了宇宙初期的痕跡,併發現了新的物質進程。他的研究工作使得宇宙學迅速成長起來,結果顯示,在我們所知的宇宙中,只有5%的物質是已知的,即這些構成了恆星、行星、樹木和人類生命的物質。剩下的95%是未知的暗物質和暗能量。所謂的暗能量會推動宇宙的膨脹,而暗物質是一種看不見的物質,它似乎懸浮在星系周圍,僅僅通過引力來彰顯存在感。當然,這是一個謎,也是對現代物理學的一個挑戰。

在現場連線採訪的最後,皮布爾斯說他不是一個人在戰鬥,並向百餘年來在這一領域的所有研究者致以了敬意。

因為同樣原因“錯失”諾獎的還有霍金。1974年,他提出了通過“霍金輻射”來觀察黑洞的方法,但也因為理論“過於超前”,尚未被證實,成為了他永遠的遺憾。

在百餘年中,諾貝爾物理學獎是華人拿獎最多的獎項,共6位華人科學家獲此殊榮,包括李政道、楊振寧、丁肇中、朱棣文、崔琦和高琨。

此外,華裔女物理學家吳健雄通過實驗驗證了宇宙不守恆定律,但因未能提出該理論,錯失諾獎。

隨著越來越多的行星被髮現,天文學家們越來越接近於回答人類提出的最深奧的問題之一: 我們是孤獨的嗎?隨著人類開始尋找系外行星的計劃開啟,我們可能最終會找到是否有其他生命存在這個永恆問題的答案。

迄今為止,最年輕的諾貝爾物理學獎獲得者是威廉·勞倫斯·布拉格(William Lawrence Bragg),獲獎時年僅25歲。1915年,他和他的父親William Henry Bragg同時獲獎。而2018年,阿瑟·阿什金(Arthur Ashkin)以96歲高齡獲獎,是諾貝爾物理學獎得主中的最年長者。

一切始於宇宙大爆炸詹姆斯·皮布爾斯來自美國普林斯頓大學,他對物理宇宙學的深刻見解豐富了整個研究領域,他的理論和觀察為幾乎所有現代宇宙學研究奠定了基礎,並且將高度猜測性的領域轉變為精密科學。他的探究使我們對宇宙的結構和歷史有了全新的認識,有助於我們理解宇宙在大爆炸後是如何演化的。米歇爾·馬約爾和迪迪埃·奎洛茲來自瑞士日內瓦大學,他們首次發現太陽系外的一顆行星,在尋找未知行星的過程中探索了我們的宇宙鄰居,開啟了人類對系外行星的探索——宇宙中是否有其他生命的存在。他們的發現永遠地改變了我們對世界的看法。

截至2018年,只有三名女性科學家獲得物理學獎。最近一次是在1963年,德裔美國女物理學家瑪麗亞·格佩特-梅耶因發展瞭解釋原子核結構的數學模型獲得物理學獎。其中,瑪麗·居裡(Marie Curie)兩度獲得諾貝爾獎。加拿大科學家唐娜·斯特裡克蘭是歷史上第三位獲得諾貝爾物理學獎的女性科學家。

諾貝爾物理學獎主要集中四個領域,粒子物理、天體物理、凝聚態物理、原子分子及光物理。此次摘得桂冠的是研究天體物理的三位科學家,他們的研究發現,顛覆了之前人們的宇宙觀。過去五年當中,天體物理的成果已經三次得獎。除了今年以外,還有2015年的中微子振蕩(屬於天體物理或粒子物理)以及2017年引力波的發現。

開啟太陽系以外的新世界之門1995年10月,米歇爾·馬約爾和迪迪埃·奎洛茲宣佈在我們的太陽系外首次發現了一顆行星,這是一顆太陽系外行星,它圍繞著我們的銀河系中的一顆類似太陽的恆星運行。在法國南部的Haute Provence天文臺,他們在使用定製的儀器分析類太陽恆星“飛馬座51”時,發現了一顆圍繞其運轉的行星,也就是“飛馬座51b”。這無疑是天文學上的一座里程碑,自此之後,更多的系外行星在太陽系周邊區域被髮現。今天,科學家們已經在銀河系發現了4000多顆系外行星,其大小、形狀和軌道之豐富令人難以置信,它們豐富了我們對行星系統的理解。這片奇異的新世界還在繼續向我們展示著它的神奇和美妙,最容易被髮現的是巨大的、熾熱的氣體巨行星,它們圍繞著母星在極其靠近的軌道上旋轉,另一些錶面佈滿岩石,在適宜居住區域下有液態水流動,還有一些系外行星是奇異的水世界,它們的整個錶面都是海洋。

談到暗物質和暗能量時,皮布爾斯說,我們必須承認這些是神秘的。雖然目前我們對宇宙有了些許理解,但仍然有許多懸而未決的問題,比如這個暗物質到底是什麼。

“我是在1964年開始進入這個研究領域,當時我對於課題感到非常不安,因為那個年代的觀測基礎非常少,我只是迎頭而上,我也從未有過做出重大發現的計劃。” 當皮布爾斯被問到給那些從事科學研究的年輕人一些建議時,他說,“你要抱著對科學的熱愛而進入研究領域,獎項是迷人的,但這不應該是你的初衷。你進入科學領域是因為你被科學深深吸引。”

現場有記者提問是否存在外星生命,皮布爾斯認為,對於目前來說,這僅僅只是一種猜測。我們已經非常確認地球之外會有適宜生命存在的星球,那裡會有可以稱之為生命的存在,但他並不確定外星生命體是否類似地球上的生命體,或許化學家們會有所發現。但可以幾乎肯定的說,我們永遠也不會看到其他星球上的外星生物。

他們與物理學獎“擦肩而過”提起諾貝爾物理學獎的“遺珠”,不得不提的就是愛因斯坦。他提出的相對論,動搖了牛頓物理學的理論基礎,但在其有生之年,因沒有給出有效論證,導致他未能因此獲物理學獎。

不過,即使科學家提出的“超前”理論被證實,也可能與獎項無緣。拉爾夫·阿爾珀自1948年起研究宇宙大爆炸理論,但因條件限制,其觀點未被證實。隨著當代研究進入更深層次,越發證明其理論的正確性。可惜,他已於2007年過世。而諾獎不會頒給已經去世的人。

大爆炸理論認為宇宙曾有一段從熱到冷的演化史。大約140億年前,在宇宙最開始的時刻,當時的宇宙非常熱,密度相當大。自宇宙爆炸之後,宇宙體系在不斷地膨脹,使物質密度從密到稀地演化,溫度也很快冷卻、下降。大爆炸後不到40萬年,宇宙變得透明,光線可以在太空中穿行。即使在今天,這種古老的輻射仍然存在於我們周圍,許多宇宙的秘密都隱藏在其中。

延伸閱讀:一分鐘瞭解諾貝爾物理學獎諾貝爾物理學獎是1900年6月根據諾貝爾的遺囑設立的,屬諾貝爾獎之一。該獎項旨在獎勵那些對人類物理學領域里作出突出貢獻的科學家。由瑞典皇家科學院頒發獎金,每年的獎項候選人由瑞典皇家科學院的院士、諾貝爾物理和化學獎評委員會委員、曾被授與諾貝爾物理或化學獎金的科學家、在烏普薩拉、隆德、奧斯陸、哥本哈根、赫爾辛基大學、卡羅琳醫學院和皇家理工學院永久或臨時任職的物理學和化學教授等推薦。

現場連線獲獎者:進入科學領域是因為被深深吸引

諾獎委員會在新聞發佈會現場電話連線了獲得者之一詹姆斯·皮布爾斯。他接到電話的時候仍然掩不住欣喜,很快平靜下來,並回答了現場記者的提問。