■本報記者 彭德倩 裘雯涵
四個多月前，講述四位科學(xué)家故事的知名美劇《The Big Bang Theory（生活大爆炸）》最后一集宣布正式殺青。四個月后，舉世矚目的諾貝爾物理學(xué)獎花落真正的The Big Bang Theory（宇宙大爆炸論）相關(guān)研究——授予加拿大裔美國物理學(xué)家和理論宇宙學(xué)家詹姆斯·皮布爾斯、瑞士天文學(xué)家米歇爾·馬約爾和迪迪埃·奎洛茲，以表彰他們在理解宇宙進(jìn)化上作出的卓越貢獻(xiàn)——因為他們的工作，人類重新認(rèn)識了自身在宇宙中的位置。
帶著好奇心，我們走進(jìn)三位獲獎?wù)叩目茖W(xué)人生，看看他們對宇宙，做了些什么？
由“鴿子糞問題”開啟宇宙學(xué)
“第一反應(yīng)，挺驚訝的。”上海大學(xué)物理系葛先輝教授說，因為詹姆斯·皮布爾斯的領(lǐng)域是宇宙探索，米歇爾·馬約爾和迪迪?！た迤澋难芯渴窍低庑行翘剿?。在普通人眼中“不是差不了多少嘛”的兩者，在專業(yè)研究者眼中，差別很大?！扒罢呤顷P(guān)于宇宙的起源，后者事關(guān)生命的起源，有沒有地外生命?！?br>
在早期天文研究中，關(guān)于宇宙的起源，有兩種觀點，恒態(tài)宇宙和宇宙大爆炸理論。有的科學(xué)家支持穩(wěn)恒態(tài)宇宙學(xué)說，即宇宙并沒有創(chuàng)始點，所以物質(zhì)不會在過去某個時間點突然形成，沒有人能夠證明宇宙存在起點，它完全就是一個理論概念。
1965年，因為宇宙微波背景輻射的發(fā)現(xiàn)，宇宙大爆炸理論得到了新的支持，此次獲獎的皮布爾斯就是該領(lǐng)域的專家。
當(dāng)年，貝爾實驗室的兩位工程師意外地發(fā)現(xiàn)了宇宙最早的光。他們在波長為7.35厘米的長波段發(fā)現(xiàn)了溫度為3.5K的不明信號。這個信號非常特別，無論你如何改進(jìn)探測儀器，它永遠(yuǎn)如影隨形，不可消除。這個信號甚至與時間無關(guān)，與空間無關(guān)。工程師們甚至專門清除了微波天線上的鴿子糞，但這個神秘信號依然存在。
于是他們把觀測結(jié)果寫了一個1000字的文章發(fā)表出去了，意思在排除了微波天線上的鴿子糞以后，這些信號依然存在，他們指出這個神秘信號是來自遠(yuǎn)處的輻射背景。但具體是什么需要得到科學(xué)家的解釋。在同一期的《天體物理雜志》上，普林斯頓大學(xué)的科學(xué)家迪克（現(xiàn)已離世）和皮布爾斯也詳盡地討論了這一信號的宇宙學(xué)意義：這個信號可能來自宇宙大爆炸。這項工作解釋了宇宙微波背景輻射的本質(zhì)，開啟了一個宇宙學(xué)研究的新時代，使其真正成為一門嚴(yán)肅的自然科學(xué)學(xué)科。
有意思的是，這兩位工程師彭奇亞斯和威爾遜，于1978年獲得諾貝爾獎。而皮布爾斯的諾獎，卻在41年后才姍姍來遲。
作為領(lǐng)域的開創(chuàng)者，詹姆斯·皮布爾斯在上世紀(jì)60年代就已經(jīng)成為了學(xué)界“大咖”，但他的個性卻十分“低調(diào)”。中國國家天文臺研究員陳學(xué)雷說，他曾經(jīng)和詹姆斯·皮布爾斯在宇宙學(xué)相關(guān)會議中有過幾次接觸，還曾想邀請皮布爾斯來到中國。當(dāng)時他發(fā)現(xiàn)，皮布爾斯是一個樸實、謙遜、工作非常認(rèn)真的人。“我和他談話時，發(fā)現(xiàn)他不喜歡高談闊論，而是看問題較為深入，做事腳踏實地?！?br>
據(jù)陳學(xué)雷介紹，詹姆斯·皮布爾斯在背景輻射理論、結(jié)構(gòu)形成理論等方面都做了重要的研究工作，可以說是宇宙學(xué)的“集大成者”。直到現(xiàn)在，他仍沒有停止科研的腳步，在物理宇宙學(xué)研究中十分活躍。
在華東師范大學(xué)理論物理研究所薛迅教授看來，皮布爾斯這次獲得諾貝爾獎，不只是頒給某一項發(fā)現(xiàn)，而是對他在宇宙物理學(xué)領(lǐng)域的貢獻(xiàn)頒發(fā)的榮譽獎項。這位專家當(dāng)時還曾獨立地認(rèn)識到，天文學(xué)家觀測到的輕元素及其同位素，尤其是氫、氘以及氦4的化學(xué)豐度需要由大爆炸理論來解釋。
《流浪地球》的想象起源？
此次，另一半獎項授予了日內(nèi)瓦大學(xué)教授米歇爾·馬約爾和日內(nèi)瓦大學(xué)兼劍橋大學(xué)教授迪迪?！た迤潱碛墒前l(fā)現(xiàn)了圍繞太陽型恒星運行的系外行星。
什么是系外行星？系外行星泛指在太陽系以外的行星。歷史上，天文學(xué)家一般相信在太陽系以外存在著其它行星，然而它們的普遍程度和性質(zhì)則是一個謎。直至1995年，米歇爾·馬約爾和迪迪?！た迤澥状伟l(fā)現(xiàn)第一個環(huán)繞類太陽恒星飛馬座51的行星飛馬座51b，這也是人類發(fā)現(xiàn)的第一顆圍繞太陽型恒星運行的系外行星。
“這個發(fā)現(xiàn)之所以重要，是因為這為人類移居太空提供了可能?！毖ρ父嬖V記者，相比觀測方法而言，這項發(fā)現(xiàn)在科學(xué)意義上更為重要。這也意味著，如果像《流浪地球》中一樣，地球變得不適合人類生存，人類還可以選擇其他恒星系統(tǒng)中的系外行星。
為何直到上世紀(jì)90年代，人類才首次確認(rèn)系外行星的存在？薛迅表示，這和現(xiàn)在光學(xué)望遠(yuǎn)鏡性能的提升不無關(guān)系?！案糁粋€恒星觀測其他行星非常困難，只能通過周期性的變化來判斷。這往往需要經(jīng)年累月地細(xì)心尋找，在萬千個數(shù)據(jù)中篩選出可能。天文學(xué)是一個需要毅力的學(xué)科?！焙迷?，通過光學(xué)望遠(yuǎn)鏡，科學(xué)家目前發(fā)現(xiàn)系外行星的速度正在加快。自2002年起，每年都有超過20個新發(fā)現(xiàn)的系外行星，現(xiàn)時估計不少于10%類似太陽的恒星都有行星的存在。
隨著人類科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，探究宇宙的目光，將望向更深更遠(yuǎn)的天空。而關(guān)于物理學(xué)，科學(xué)家們正在書寫更多故事，創(chuàng)造更多傳奇。
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