北京时间10月8日,诺贝尔物理学奖揭晓。今年的物理学奖再次开出“双黄蛋”——美国普林斯顿大学教授詹姆斯·皮布尔斯(James Peebles)的理论发现有助于我们理解大爆炸之后的宇宙演化,瑞士日内瓦大学的米歇尔·麦耶(Michel Mayor)和迪迪埃·奎洛兹(Didier Queloz)则在宇宙中的邻居那儿找到了未知行星。诺贝尔委员会认为:他们的发现,永远地改变了我们对宇宙的认知。
詹姆斯·皮布尔斯,加拿大裔美国物理学家和理论宇宙学家,1935年4月25日生于加拿大曼尼托巴省温尼伯市,并在曼尼托巴大学获得学士学位,目前是普林斯顿大学的阿尔伯特·爱因斯坦科学名誉教授。米歇尔·麦耶,瑞士日内瓦大学教授。1942年1月12日出生于瑞士洛桑。他于1966年在洛桑大学获得物理学硕士学位,于1971年在日内瓦天文台获得天文学博士学位。迪迪埃·奎洛兹于1966年出生于瑞士。
1995年在瑞士日内瓦大学获得博士学位,目前是日内瓦大学和英国剑桥大学的教授。
中国科学院国家天文台研究员陈学雷表示,宇宙是如何演化到现在这个样子?普林斯顿大学教授詹姆斯·皮布尔斯是系统回答了这个问题的人之一。人们一直想研究宇宙的起源,在逐渐接受宇宙膨胀的概念之后,上溯上去,膨胀之前的宇宙是怎样的?这就不得不提到宇宙大爆炸理论,而宇宙微波背景辐射是大爆炸最主要的可观测后果和有力证明。
皮布尔斯是宇宙微波辐射的提出者之一,他在上世纪60年代前后提出了宇宙大爆炸中可能出现宇宙微波背景辐射。这一概念最早由伽莫夫和阿尔夫师徒提出,皮布尔斯不是最早的提出者,这可能是为什么他长时间以来没有获奖的原因,不过前面几位科学家都已去世。
中国科学院国家天文台副研究员刘玉娟表示,1995年10月,米歇尔·麦耶和他的学生迪迪尔·奎洛兹在《自然》杂志上宣布,他们发现了距离我们50光年的一颗行星。
这成为类太阳系外行星的首个证据。米歇尔·麦耶和迪迪埃·奎洛兹之所以能有这次发现,是因为探测精度得到极大的提高。这是一个人类认识系外天体的一个里程碑式的发展。早在1992年,天文学家发现了两颗绕一颗脉冲星运转的行星。这并没有引起公众很大的振动,原因是其主星是一个脉冲星,密度特别大,其极端的环境基本不可能有生命的存在。
中国科学技术大学天文系教授蔡一夫表示,皮布尔斯是我们的一位伟大前辈。
在大爆炸理论的雏形刚刚被提出的时候,他就参与到这个理论发展当中,并做出了几项影响深远的工作。但是在此之前,他已经多次和诺贝尔奖完美错过。皮布尔斯第一个很重要的工作,是参与了预言宇宙微波背景辐射的存在。上世纪60年代的时候,皮布尔斯向美国政府提出要设计实验,在微波段寻找宇宙微波背景辐射。正在提出这个项目的时候,有两位无线电工程师找到他,说他们有一个意外的发现,不知道怎么解释。
皮布尔斯经过理论检验,发现那两位无线电工程师所发现的就是宇宙微波背景辐射。这项发现促成了这两位无线电工程师,阿尔诺·彭齐亚斯和罗伯特·威尔逊,于1978年获得了第一个微波背景辐射方面的诺贝尔物理奖。
南京大学天文与空间科学学院副教授谢基伟表示,听说有一位获奖者此前已经多次错过诺奖,是美国天文学界的“村上春树”?获奖者是否实至名归?2007年我们在苏州举办过一个系外行星的国际会议。
麦耶也来了,我们也给他颁了奖。他在2005年还得过邵逸夫天文奖。在我们这个领域看来,他们得诺贝尔奖是迟早的事。为什么是麦耶和奎洛兹首先发现类太阳系外行星?我个人觉得有两个原因。第一是技术原因。径向速度的恒星摆动只有几十米每秒,与高速路上的汽车大致相当,而把这个速度放到宇宙中,放在一颗恒星上,其实是非常慢、信号很弱的,所以探测起来很困难。
麦耶和奎洛兹的发现不是突然和偶然的,也是经过不断地改良技术和提高精度,积累了很多观测经验才成功的。另外我觉得有一点点运气和科研思路的原因。麦耶和奎洛兹之前,也有其他的团队达到这种技术和观测精度,但大部分人找系外行星的策略不太一样,都是按照太阳系的模型去做的,认为大行星的周期至少是以年为单位,预设了长周期的观念后去观测,所以迟迟没有找到。我不知道麦耶他们是怎么想到的,或许他们也没有预想到。
飞马座51b这颗星的一年只相当于地球上的4天,所以他们这一发现的不可思议之处在于,完全改变了人们的宇宙观,改变了人们对行星的认识。居然可以有这么一颗行星,它的周期这么短,离它的恒星那么的近,有多近?只有和地球和太阳之间距离的1/20。之前人们的思维可能有些固化,麦耶等人突破了这个固化,因此找到了。
也正是从他们的突破开始,之后有了上百上千颗系外行星被发现,麦耶等人的成就相当于揭开了系外行星研究的序幕。
中国科学技术大学天文系教授蔡一夫表示,对于用宇宙微波背景辐射来研究宇宙的起源演化,今天也到了一个新的时代,从过去我们从微波背景辐射的温度中寻找涟漪,到今天我们寻找极化信号、偏振信号,其中有一类E模偏振已经被找到了。
而未来的宇宙微波背景辐射实验,是去寻找原初的B模信号,这是和来自宇宙最早期的原初引力波是相关的。很遗憾,由于中国在这方面的起步比较晚,在过去长达半个多世纪的时间里,我国的天文科学的这些研究也完美地错过了这些伟大的发现。但是今天,中国已经在引力波方面的进行了全面的布局,其中有一块就是对于宇宙原初引力波的寻找。期待在不久的将来,中国的天文学研究能够迎头赶上,做出重大发现。