诺贝尔物理学奖聚焦发现系外行星和宇宙起源的科学家

周二凌晨，2019 年诺贝尔物理学奖授予了美国宇宙学家吉姆·皮布尔斯 (Jim Peebles)，以表彰他“在物理宇宙学方面的理论发现”，以及瑞士科学家米歇尔·马约尔 (Michel Mayor) 和迪迪埃·奎洛兹 (Didier Queloz)，以表彰他们发现“围绕类似太阳的恒星运行的系外行星”。

诺贝尔委员会表示，该奖项将两个不同的研究领域——宇宙学和天文学——联合起来，共同指导原则是更好地理解宇宙。皮布尔斯在宇宙学方面的工作有助于我们理解宇宙的起源和演化，而梅耶和奎洛兹在天文学方面的发现则有助于拓展我们对地球在宇宙中的位置的理解。

诺贝尔奖评委会成员乌尔夫·丹尼尔森 (Ulf Danielsson) 在解释吉姆·皮布尔斯 (Jim Peebles) 的诺贝尔奖研究时，引用了《生活大爆炸》的主题曲，这首歌曲概括了宇宙学的基本思想：“我们的整个宇宙都处于炎热、密集的状态/然后大约 140 亿年前，膨胀开始了。”

皮布尔斯的研究让人们意识到，宇宙中只有 5% 是由“有序物质”构成的，也就是行星和恒星等可识别的物质。剩下的 95% 由暗物质和暗能量组成。诺贝尔奖委员会成员丹尼尔森将宇宙的组成比作一杯咖啡：每杯咖啡中大部分都是咖啡（暗能量），还有“相当多”的奶油（暗物质）。其中的一点点糖代表有序物质，也就是我们可以看到、触摸和理解的一切。“这种[有序物质]是科学几千年来一直在研究的东西，”丹尼尔森说，“直到现在。”

过去 50 年来，皮布尔斯一直在开发理论工具，以揭示宇宙的这些黑暗成分。他是第一批认识到宇宙微波背景重要性的科学家之一。宇宙微波背景是一种古老的辐射，于 20 世纪 60 年代中期被发现，自此以后帮助科学家辨别宇宙的年龄、形状和内容。

委员会主席马特拉尔森说：“如果没有詹姆斯皮布尔斯的理论发现，过去 20 年对这种辐射进行的精确测量几乎不会给我们带来任何信息。”

皮布尔斯对宇宙学的贡献主要是理论性的。但正如皮布尔斯在宣布获奖后的新闻发布会上所说，“任何自然科学中的理论，如果没有观察，都是空洞的。”共同获得物理学奖的瑞士天文学家梅尔和奎洛兹因对第一颗围绕类似太阳的恒星运行的系外行星进行实际观察而获得荣誉。

1995 年 10 月，Mayor 和 Queloz 发现了距离地球 50 光年的 51 Pegasi b，它围绕着飞马座中的一颗类太阳恒星运行。他们发现这颗新行星与地球惊人地不同：它比木星大 50%，表面温度为 1800 华氏度，并且绕其主星运行，以至于一个“年”只有地球上的四个天。

Mayor 和 Queloz 使用多普勒光谱法探测到了 51 Pegasi。当一颗大行星绕恒星运行时，恒星会响应行星的引力，以小椭圆形轨道移动——从地球上看，恒星似乎在来回摆动。当恒星靠近地球时，它的光会显得更蓝；当它远离地球时，它会显得更红。这种效应是由于我们对光的感知相对于我们的位置发生了变化。

自 1995 年发现以来，银河系中已发现了 4,000 多颗系外行星，让我们看到了令人惊叹的多样化气态巨行星、巨大的超级地球以及不适宜居住的海王星世界。

丹尼尔森说，梅耶和奎洛兹的研究有助于“从新视角看待我们的星球”，并非正式地开启了如今蓬勃发展的系外行星研究领域。当然，还有很多人为之铺平了道路：戴尔·弗雷尔和亚历克斯·沃尔兹赞（他们在 1992 年发现了第一颗围绕脉冲星运行的系外行星）、布鲁斯·坎贝尔、戈登·沃克和斯蒂芬森·杨（他们在 1988 年提出了系外行星 Gamma Cephei Ab 存在的理论），仅举几例。

对诺贝尔奖形式的一个普遍批评是，它强化了“孤独的天才”科学家的神话。尽管备受诟病的“三人规则”规定每个领域最多只能有三名获奖者，但皮布尔斯很快强调，他并不是孤军奋战。“从一开始，我就有同事，”他在新闻发布会上说道。他特别提到了苏联科学家雅科夫·泽尔多维奇，后者为 CMB 信号的解读做出了重大贡献。另一位致力于揭开暗物质和暗能量之谜的著名科学家是几年前去世的维拉·鲁宾。（旁注：虽然只有三名女性获得物理学奖，但吉姆·皮布尔斯是第六位获得该荣誉的“詹姆斯”。

科学本应是一个高度合作的机构，联合奖项旨在庆祝理论和实践发现之间的互动。正如委员会所解释的那样：“今年的诺贝尔物理学奖得主描绘了一个比我们想象的更加奇怪和奇妙的宇宙。”

该委员会将于周三颁发诺贝尔化学奖。