物理學(xué)獎(jiǎng)：尋找地球“近親”，解碼宇宙“成長(zhǎng)日記”

茫茫宇宙，我們從哪里來(lái)？宇宙中還有沒(méi)有其他類(lèi)似地球的星球也演化出生命？因?yàn)閷?duì)這兩個(gè)基本問(wèn)題的探索成就，三名科學(xué)家分享了2019年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

瑞典皇家科學(xué)院10月8日發(fā)布新聞公報(bào)說(shuō)，來(lái)自美國(guó)的詹姆斯·皮布爾斯因宇宙學(xué)相關(guān)研究獲獎(jiǎng)，來(lái)自瑞士的米歇爾·馬約爾和迪迪?！た迤澮蚴状伟l(fā)現(xiàn)太陽(yáng)系外行星獲獎(jiǎng)，今年的獲獎(jiǎng)?wù)吒淖兞宋覀儗?duì)宇宙的看法，幫助“我們理解宇宙演化和地球在宇宙中的位置”。

公報(bào)說(shuō)，皮布爾斯對(duì)宇宙學(xué)的洞見(jiàn)豐富了整個(gè)領(lǐng)域的研究，成為當(dāng)代宇宙學(xué)的基礎(chǔ)。馬約爾和奎洛茲探索了我們宇宙鄰域的未知行星，他們的研究指向一個(gè)永恒的問(wèn)題：地球之外是否還有生命存在？

許多科學(xué)先驅(qū)都曾預(yù)言，滿(mǎn)天繁星中，一定有許多恒星也擁有繞它們旋轉(zhuǎn)的行星。然而那些行星距地球太過(guò)遙遠(yuǎn)，所反射的光又太過(guò)微弱，想要“看”到它們并不容易。

直到1995年，馬約爾和奎洛茲基于恒星會(huì)因行星引力變化而產(chǎn)生微小擺動(dòng)的理論，才宣布首次在太陽(yáng)系外發(fā)現(xiàn)一顆行星。這顆繞著約50光年外飛馬座內(nèi)類(lèi)日恒星“飛馬座51”運(yùn)轉(zhuǎn)的行星被命名為“飛馬座51b”，它是一顆與太陽(yáng)系最大行星木星相仿的氣態(tài)行星。這項(xiàng)成果發(fā)表在國(guó)際著名學(xué)術(shù)刊物《自然》上。有人認(rèn)為這顆行星的發(fā)現(xiàn)為人類(lèi)尋找宇宙中的伙伴帶來(lái)了新希望;也有人稱(chēng)馬約爾和奎洛茲為“新世界的發(fā)現(xiàn)者”，認(rèn)為這一發(fā)現(xiàn)堪比哥倫布發(fā)現(xiàn)新大陸。

“飛馬座51b”的發(fā)現(xiàn)點(diǎn)燃了系外行星探索的“星星之火”。得益于各類(lèi)觀測(cè)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，迄今科學(xué)家們?cè)阢y河系發(fā)現(xiàn)的行星數(shù)量已超過(guò)4000顆。各種各樣的新天體仍在不斷被發(fā)現(xiàn)，其大小、形狀、軌道之豐富令人難以置信。它們挑戰(zhàn)了我們對(duì)行星系統(tǒng)的已有認(rèn)識(shí)，迫使科學(xué)家們修正行星起源理論。

人類(lèi)還有一個(gè)永恒命題就是“從哪里來(lái)”。正是以皮布爾斯為代表的一批科學(xué)家從20世紀(jì)60年代開(kāi)始奠定的基礎(chǔ)，讓宇宙學(xué)成為一門(mén)現(xiàn)代科學(xué)，并迎來(lái)了長(zhǎng)達(dá)50年的“黃金時(shí)代”。

皮布爾斯不斷完善他提出的理論框架，最終幫助塑造了我們對(duì)于大爆炸以來(lái)宇宙形成和演化的基本認(rèn)知。

大約140億年前，宇宙在大爆炸之初是炙熱而密實(shí)的。自那以后，宇宙開(kāi)始不斷擴(kuò)張、變冷。大爆炸約40萬(wàn)年以后，宇宙開(kāi)始變得“透明”，光線(xiàn)得以穿梭其中。就在這早期輻射中，記錄著關(guān)于宇宙誕生和演化的秘密。

利用他創(chuàng)建的理論工具和運(yùn)算方法，皮布爾斯將宇宙誕生之初留下的“蛛絲馬跡”成功“解碼”。根據(jù)他的理論可以推算出，宇宙中95%都是神秘的暗物質(zhì)和暗能量，而我們通常觀測(cè)到的普通物質(zhì)只占5%。

如今，暗物質(zhì)被認(rèn)為是宇宙研究中最具挑戰(zhàn)性課題之一。了解暗物質(zhì)才有機(jī)會(huì)深入認(rèn)識(shí)浩瀚宇宙及其起源。因此，全球科學(xué)家長(zhǎng)期以來(lái)一直孜孜不倦地尋找暗物質(zhì)，并啟動(dòng)了許多相關(guān)大型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，如阿爾法磁譜儀、大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)等。

2015年升空的中國(guó)首顆暗物質(zhì)粒子探測(cè)衛(wèi)星“悟空”也被寄予厚望。中國(guó)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)近日在美國(guó)《科學(xué)進(jìn)展》雜志上公布第二批科學(xué)成果，“悟空”在國(guó)際上首次利用空間實(shí)驗(yàn)精確繪出高能質(zhì)子宇宙射線(xiàn)能譜，并觀察到能譜新結(jié)構(gòu)，有助于“捕捉”暗物質(zhì)。