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诺贝尔物理学奖揭晓:他们重构人类宇宙观

基础科学研究和技术的发展是相互促进的,正因为基础科学研究的需求,促使了新技术的发展,而新技术的发展又促进了新发现。在科学研究领域,两者缺一不可。

瑞典斯德哥尔摩当地时间8日中午,瑞典皇家科学院将2019年诺贝尔物理学奖一半授予加拿大裔美国科学家詹姆斯·皮布尔斯,另一半授予两位瑞士科学家米歇尔·马约尔和迪迪埃·奎洛兹,以表彰他们在宇宙学和地外行星相关领域的研究贡献。

绝大多数人不知道皮布尔斯是谁,但一定听过宇宙大爆炸。皮布尔斯正是大爆炸宇宙学的奠基人之一,他在1960年代计算了宇宙诞生过程,并预言了宇宙微波背景辐射的温度。

遗憾的是,就在1964年其导师迪克指导另外两名学生发展低温探测技术,准备寻找背景辐射时,贝尔实验室传来了两位物理学家彭齐亚斯和威尔逊发现“全天空不明低温辐射”的消息,迪克和皮布尔斯的理论准备工作,令这两位物理学家因为偶然发现获得1978年的诺贝尔物理学奖,而皮布尔斯却与诺贝尔奖擦肩而过。

但皮布尔斯的工作其实非常重要,他奠定了大爆炸宇宙学的科学地位,令其他竞争理论(比如稳恒态理论)彻底失败。不止如此,他的发现还进一步奠定了爱因斯坦广义相对论宇宙学方程和哈勃关于宇宙膨胀发现的历史地位。

某种意义上说,此次皮布尔斯获奖,既是对他在宇宙学研究理论贡献的承认,也是对微波背景理论工作的纪念。这是一份迟到的颁奖与追认。

诺贝尔奖对于米歇尔·马约尔和迪迪埃·奎洛兹的表彰,则是对一个年轻的全新研究领域的最好鼓励。这对师徒通过恒星光谱分析,开创了径向速度探测技术,首次“发现一颗围绕类太阳型恒星运行的系外行星”,从而开创了一个全新的研究领域,即大规模的太阳系外行星搜寻。

他们开创性的工作,可以说开拓了哥白尼以来行星研究的新领域,对重新认识太阳系的形成理论和我们在宇宙中的位置有着重要的意义。

从1995年以来,天文学家们又开拓了多种方法寻找太阳系外行星,二十多年时间里已经找到超过4000颗系外行星,它们的大小、形态、轨道各异,挑战了我们关于行星系统的认识,迫使天文学家重新研究行星起源背后的物理过程。

综合来看,三位天文学家获奖,一位基于其理论,另两位是基于其开创性的技术改进,这说明,基础科学研究和技术的发展是相互促进的。正因为基础科学研究的需求,促使了新技术的发展,而新技术的发展又促进了新发现。这从根本上意味着,人类科学的进步,理论研究与技术发展正如鸟之两翼,车之两辙,缺一不可。

目前,在天文学领域的探索上,也活跃着华人科学家的身影。在佛罗里达大学工作的葛健教授,本科毕业于中国科学技术大学,他发展了直接拍摄行星的技术,令“路灯下的小蚊子”无所遁形。在未来,也希望有更多中国科学家涌现在天文研究领域,引领中国天文学研究的发展,早日做出迫近诺贝尔奖级别的原创科学贡献。

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