物理學獎

獲獎原因：

瑞典皇家科學院10月8日宣布，將2019年諾貝爾物理學獎授予三名科學家。來自美國的詹姆斯·皮布爾斯因宇宙學相關(guān)研究獲獎，來自瑞士的米歇爾·馬約爾和迪迪埃·奎洛茲因首次發(fā)現(xiàn)太陽系外行星獲獎。

瑞典皇家科學院常任秘書戈蘭·漢松當天在皇家科學院會議廳公布了獲獎?wù)呙麊渭爸饕删汀h松說，今年的獲獎研究為“我們理解宇宙演化和地球在宇宙中的位置作出了貢獻”。

獲獎人簡介：

米歇爾·馬約爾（MichelG·E·Mayor），瑞士天體物理學家現(xiàn)年77歲，1942年出生于瑞士洛桑，他曾于2015年獲得京都基礎(chǔ)科學獎（KyotoPrize）。

麥耶在1966年于洛桑大學取得物理學位之后，于1971年在日內(nèi)瓦大學取得天文學博士學位。他以休假方式在英國劍橋的天文臺、智利的歐洲南方天文臺和夏威夷的夏威夷大學天文研究所進行研究。

1989年到1992年期間，麥耶在歐洲南方天文臺工作。1988年到1991年之間他和國際天文聯(lián)會一起研究星系結(jié)構(gòu)；而1990年到1993年間則是和瑞士天文及天文物理學會（Swiss SocietyforAstrophysicsandAstron omy）一起研究。

邁耶已于2007年從日內(nèi)瓦大學天文學系退休，但仍以榮譽退休教授身份持續(xù)進行研究。

菲利普·詹姆斯·埃德溫·皮布爾斯（PhillipJamesEdwinPeebles），加拿大裔美國物理學家和理論宇宙學家，目前是普林斯頓大學的阿爾伯特·愛因斯坦科學名譽教授。自1970年以來，他被廣泛認為是世界上領(lǐng)先的理論宇宙學家之一，對原始核合成、暗物質(zhì)、宇宙微波背景和結(jié)構(gòu)形成具有重要的理論貢獻。

皮布爾斯1935年4月25日生于曼尼托巴省溫尼伯市，并在曼尼托巴大學獲得學士學位。1958年秋天，他離開曼尼托巴進入普林斯頓大學，在羅伯特·迪克（RobertDicke）的指導下完成了博士學位。他之后整個職業(yè)生涯都留在普林斯頓。

迪迪埃·奎洛茲（DidierQueloz），生于1966年2月，是瑞士天文學家，在劍橋卡文迪許實驗室的天體物理學小組以及日內(nèi)瓦大學發(fā)現(xiàn)太陽系外行星方面擁有豐富的記錄。

1995年，他還是日內(nèi)瓦大學的一位博士生。他和他的博士生導師米歇爾·馬約爾（MichelMayor）發(fā)現(xiàn)了一顆主序恒星周圍的第一顆系外行星。Queloz使用徑向速度測量（多普勒光譜儀）對51Pegasi進行了分析，并驚訝地發(fā)現(xiàn)了一個軌道周期為4.2天的行星。名為Pegasib的行星51是當時流行的木星或烘烤器，挑戰(zhàn)了當時公認的行星形成觀點。他因開發(fā)新的天文儀器和實驗技術(shù)而獲得了2011年BBVA基礎(chǔ)科學知識前沿獎（與MichelMayor共同獲獎），從而首次觀察了太陽系以外的行星。2017年，他獲得了沃爾夫物理學獎。

茫茫宇宙，我們從哪里來？宇宙中還有沒有其他類似地球的星球也演化出生命？因為對這兩個基本問題的探索成就，這是科學界永恒的探討，三名科學家也因此分享了2019年諾貝爾物理學獎。

許多科學先驅(qū)都曾預言，滿天繁星中，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遙遠，所反射的光又太過微弱，想要“看”到它們并不容易。

一切始于宇宙大爆炸

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。自宇宙爆炸之后，宇宙體系在不斷地膨脹，使物質(zhì)密度從密到稀地演化，溫度也很快冷卻、下降。大爆炸后不到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于我們周圍，許多宇宙的秘密都隱藏在其中。

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(fā)現(xiàn)為宇宙大爆炸模型提供了強有力的證據(jù)，同時皮布爾斯還用大爆炸理論解釋了宇宙初期的痕跡，并發(fā)現(xiàn)了新的物質(zhì)進程。他的研究工作使得宇宙學迅速成長起來，結(jié)果顯示，在我們所知的宇宙中，只有5%的物質(zhì)是已知的，即這些構(gòu)成了恒星、行星、樹木和人類生命的物質(zhì)。剩下的95%是未知的暗物質(zhì)和暗能量。所謂的暗能量會推動宇宙的膨脹，而暗物質(zhì)是一種看不見的物質(zhì)，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(xiàn)代物理學的一個挑戰(zhàn)。

尋找系外行星的起點

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

“飛馬座51b”的發(fā)現(xiàn)點燃了系外行星探索的“星星之火”。迄今科學家們在銀河系發(fā)現(xiàn)的行星數(shù)量已超過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)了我們對行星系統(tǒng)的已有認識，迫使科學家們修正行星起源理論。

這片奇異的新世界還在繼續(xù)向我們展示著它的神奇和美妙，最容易被發(fā)現(xiàn)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(zhuǎn)，另一些表面布滿巖石，在適宜居住區(qū)域下有液態(tài)水流動，還有一些系外行星是奇異的水世界，它們的整個表面都是海洋。

宇宙面前的孩子

在飛馬座51b之前，為什么沒人發(fā)現(xiàn)類太陽系外行星？第一是技術(shù)原因。徑向速度的恒星擺動只有幾十米每秒，與高速路上的汽車大致相當，而把這個速度放到宇宙中、放在一顆恒星上則是非常慢的，所以探測起來很困難。

第二是科研思路的原因。在此之前，也有其他團隊達到這種技術(shù)和觀測精度，但是按照太陽系模型去做的，預設(shè)了以年為長周期的觀測，而這顆星的一年只相當于地球上的4天。

而這一發(fā)現(xiàn)的不可思議之處在于，完全改變了人們的宇宙觀，改變了人們對行星的認識。居然可以有這么一顆行星，它的周期這么短，離它的恒星那么近，只有地球和太陽之間距離的1/20。

1995年之后，系外行星的探測越來越熱門。主要有兩大方向。一是在可居住帶內(nèi)發(fā)現(xiàn)類地行星，目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了幾十顆；二是發(fā)現(xiàn)大量的行星系統(tǒng)，進而統(tǒng)計性質(zhì)，發(fā)現(xiàn)與太陽系的異同。

大爆炸之前的宇宙什么樣？太陽系之外是否有宜居星球？隨著越來越多的行星被發(fā)現(xiàn)，天文學家們越來越接近于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恒問題的答案。是的，在宇宙面前我們永遠是孩子，人類對宇宙的探索永無止境。（編輯/高緯時）