2019诺贝尔物理学奖

可以说，今年的物理学奖上来就给了人们两个出其不意，第一个出其不意是，相比于往年的物理学奖，今年的物理学奖我们居然多多少少还明白一些，特别是瑞士那爷俩马约尔和奎罗兹，他俩的研究领域是系外行星，而获奖理由主要是发现了一颗系外行星，这便是大名鼎鼎的飞马座51b。所以也有人惊叹，想不到有生之年，我们居然还能看到行星物理学家获得诺奖。

第二个出其不意是，虽然都是物理学奖，但今年的物理学奖事实上颁给了物理学中两个不同的领域，严格来看，马约尔和奎罗兹是行星物理学家，而皮布尔斯的获奖理由是在物理宇宙学理论上作出了突出贡献，可见这哥们是宇宙学家，一个研究的是几十亿、上百亿光年的尺度，而另一个研究的则是几十、上百光年外的、至今都无法直接观测的行星，大小差距着实有点大。当然了在诺奖历史上，颁给两项研究的情况不在少数，但绝大多数情况下，两项研究的大方向基本是一致的，但今年在大方上就完全不一样。所以也有很多人认为，马约尔和奎罗兹就是来凑数的，是为了热闹热闹，二人是不够格的，临时搞进来的目的，无非就是增加今年诺贝尔物理学奖的分量。至于这事儿是真是假，我哪知道，但我觉得要是你也抱有这样的想法的话，那就只能开心就好了。

首先我们来看皮布尔斯的研究。皮布尔斯何许人也？答：现代标准宇宙学模型的创建者之一，而且一直奋战至今。也许你没有听过他的大名，但他的研究一定如雷贯耳、家喻户晓，事实上，如今已经84岁高龄的皮布尔斯，至少因为各种原因错过了三次诺奖，而这一次他终于如愿以偿，也或许对于这样一位放眼宇宙的人来说，人世间的荣誉早已如浮云一般。现在我们就来看下，皮布尔斯前三次错过诺奖的研究。

皮布尔斯

第一次是在1978年。1927年，比利时天文学家勒梅特首次提出了宇宙大爆炸假说，1946年，美国物理学家伽莫夫正式提出大爆炸理论，认为宇宙是由大约140亿年前发生的一次类似大爆炸事件所形成的。而关于大爆炸的研究则开始于60年代，各种检验大爆炸理论的观测纷纷上马，不过令人意想不到的是，最后证明大爆炸的理论的，却是来自两位年轻人的无心之举，这哥俩便是我们非常熟悉的彭齐亚斯与威尔逊，这哥俩于无意之中发现了“宇宙微波背景辐射”，从而证明了大爆炸理论。由此，二人获得了1978年的诺贝尔物理学奖。

勒梅特

伽莫夫

彭齐亚斯与威尔逊

宇宙微波背景辐射

与他俩分享这一奖项的是苏联物理学家彼得-列昂尼多维奇-卡皮查同志。那一年的诺奖也和今年一样，卡皮查同志的研究方向是低温物理，可见那一年两项研究的差别更大，今年好歹都是跟宇宙有关的。事实上，虽然彭齐亚斯和威尔逊发现了宇宙微波背景辐射，但早在他俩之前，皮布尔斯便提出了宇宙微波背景辐射的存在，不过遗憾的是，皮布尔斯并不是唯一提出这一假说的人，除了他之外，还有四五个人，但诺奖一个奖项一年只能颁给三个人，所以皮布尔斯便遗憾地与诺奖失之交臂了。更何况，卡皮查同志的贡献一点也不低，瑞典也不敢得罪苏联，所以卡皮查同志的获奖也是实至名归，皮布尔斯只能等下去了。

卡皮查同志

第二次错失是在2006年。1989年，首颗探测宇宙微波背景辐射的专用卫星——宇宙背景探测者升空，其任务之一便是探测宇宙微波背景辐射的各向异性，也就是看看宇宙微波背景辐射到底是不是均匀的。探测结果表明，宇宙在大体上是均匀的，也就是具有着高度的各向同性。不过在这一整体基调上，宇宙存在着大约百万分之五的微小的温度涨落。目前的理论认为，这个温度涨落源于宇宙在形成初期极小尺度上的量子涨落，它随着宇宙的暴胀而放大到整个宇宙学的尺度上，同时，也正是由于温度的涨落，才造成了宇宙物质分布的不均匀性，最终得以形成诸如星系团等的一类大尺度结构。由于这一发现，美国物理学家约翰-马瑟和乔治-斯穆特，获得了2006年的诺贝尔物理学奖。不过事实上，早在1982年，皮布尔斯在理论上，便预言了宇宙背景中的这种微小涨落，而且与百万分之五也没差多少，但这一次，皮布尔斯还是错过了。什么原因，我也不知道。

COBE

马瑟

斯穆特

第三次错失是在2011年。这一次距离我们就比较近了，这一年的获奖者是三个人，分别是澳大利亚宇宙学家布莱恩-施密特、美国宇宙学家亚当-里斯和索尔-珀尔马特，这哥仨的获奖理由是通过观测遥距超新星，从而发现宇宙加速膨胀这一事实。而这个发现是在1998年提出的，不过早在1984年的时候，皮布尔斯就考虑过这样的可能性，当然了，当时在他眼中，还么有宇宙加速膨胀这个概念，他所考虑的是广义相对论方程中的“宇宙学常数”。我们知道，在广义相对论中，爱因斯坦主观地引入了一个宇宙学常数，以此来对抗宇宙的收缩，从而保持宇宙的稳定。不过由于没有相应的观测做支持，爱因斯坦最终去掉了宇宙学常数，并认为这是自己一生中犯下的最大错误。

施密特

里斯

珀尔马特

不过在半个多世纪后，皮布尔斯重新捡起了宇宙学常数，还为它找了一个合适的位置，将宇宙学常数加入到了宇宙模型之中，使其与物质、暗物质、暗能量等共同作用，主导宇宙的演化历程。

总之，从标准宇宙学模型开始建立，一直到今天，风风雨雨半个多世纪，多少科学家前仆后继，多少科学家早已魂归天国，但只有一位老者始终屹立不倒，他就是皮布尔斯。他的目光在那辽阔的星辰大海，今天他终于获得了人世间的最高评价。

我们甚至可以畅想，如果皮布尔斯还能活得足够长的话，那么他还有可能第二次获得诺奖。1984年，皮布尔斯率先指出，暗物质的温度不会很高，这便是“冷暗物质”假说，如果将来人类得以证实冷暗物质存在的话，皮布尔斯一定还会在瑞典出现的。

说完了皮布尔斯，我们再来看看马约尔和奎罗兹。这爷俩研究的东西就比较直观了，那就是寻找系外行星。我们知道，由于距离遥远、行星体积小和恒星光芒掩盖等因素，寻找系外行星是极其困难的，所以科学家只能使用一些间接的手段来发现系外行星，具体的方法有很多，而马约尔和奎罗兹所使用的是视向速度法。

马约尔（右）与奎罗兹（左）

所谓的视向速度法就是说，如果我们观察一颗遥远的恒星，这哥们相对于我们的速度在不断地发生变化，而且这种变化还存在明显的周期性的话，那么它的周围就很可能存在一颗行星，因为恒星速度的周期性变化，正是由行星的引力效应所导致的。

视向速度法

当然了，仅凭这个证据还不足以断定行星的存在，因为很多时候，恒星周围也可能存在着微小的白矮星或是中子星，这些天体同样可以导致恒星的抖动。就比如天狼星就一直在抖，这就不是由行星造成的，而是它的一颗白矮星伴星所造成的。还比如俺家隔壁的吴老二，那是瞅我一眼就浑身发抖，这也不是因为行星。所以说，要想确定一颗恒星的周期性速度变化，是不是由于行星所造成的，就需要其他的观测作为依据，比如看看恒星的亮度是不是存在着微小周期性变化，抑或是恒星的光是不是发生了难以察觉的弯折。总之办法有很多，但无一例外的，都对观测精度的要求极高。

终于在上世纪90年代，各种技术条件逐渐成熟，几十年如一日探索系外行星的马约尔和奎罗兹这下是如虎添翼。1995年，在法国的上普罗旺斯天文台，马约尔和奎罗兹通过观察50光年外的一颗恒星的抖动，发现了人类有史以来发现的第一颗系外行星，由于这个抖动的恒星名为飞马座 51，所以这颗行星便被命名为飞马座 51b。1995年10月6日，《自然》杂志刊登了马约尔和奎罗兹的发现。

上普罗旺斯天文台

飞马座 51b

不过，飞马座51b在一开始，却遭到了天文学界广泛的质疑，因为观测显示，飞马座 51b是一个类似木星的气态巨行星，这倒没有问题，关键是这哥们离母恒星的距离太近了，只有不到800万公里，而它的母恒星是和太阳差不多大小的恒星，相比之下，咱的水星距太阳都有四五千万公里的距离。

这就不对劲了，因为当时的行星形成理论认为，类地行星都距恒星比较近，而类木行星都比较远，但飞马座51b显然是个异类。可见，要么就是观测错了，要么就是理论错了。当时的人们都不太敢相信是理论出了问题，所以矛头只能对准马约尔和奎罗兹的发现。不过最终事实证明，飞马座 51b确实是一颗类木行星，于是，天文学家不得不修改行星形成的理论。同时也设想了另外一种可能性，那就是飞马座 51b本来距离恒星很远，后来不知什么原因，跑到了恒星身边。

总之，马约尔和奎罗兹就这样揭开了人类探索系外行星的篇章，诺奖官方是这样评价的：马约尔和奎罗兹的发现，在天文学界掀起了一场革命。天文学家不但修改了理论，还积极投身到更多系外行星的观测之中。目前，在开普勒太空望远镜的带领下，人类已经发现了4000余颗系外行星，我们相信，越来越多、越来越奇特的行星，都将在不远的未来浮现在我们的眼前。可以说，人类新的大航海时代已经到来，或许当许多许多年后，人类去往另一个星系的时候，一定会回想起当年的马约尔和奎罗兹，因为正是二人，开启了这个属于人类的全新时代。

开普勒望远镜

最后我说一下我的感想，放眼诺贝尔物理学奖的历史，我们不难发现，宇宙学和天文学其实是个稀客，原因就在于，相比于物理学中的其他领域，天文学要想出成果，是既费时又费钱，就比如说天王星与海王星，至今也只有旅行者2号在80年代造访过，为什么这几十年没有再去看看，原因很简单，如果我是一个天文学家，我也不想发个探测器，然后等上十年光阴，还不一定能出什么结果。同时，对于这样长时间跨度，且结果不明确的探索，人们也不愿意投钱，况且投的还不是小钱。系外行星的探索也一样，又有几个人愿意把大好的时光浪费在毫无目的的追寻之上呢？

所以我想说，马约尔和奎罗兹的获奖，绝对不是来凑数的，诺奖委员会正是想以这样的行动告诉人们，鲜花和掌声，终将属于那些一直在某个领域默默耕耘的人们。同时，对宇宙的追寻，并没有被科学界所遗忘，不仅是诺奖，整个人类世界，都要对默默奉献、甘愿寂寞、淡泊名利、不计得失的天文学家们，致以由衷的感谢和激励。或许他们的研究不属于今天，但是当他们把望远镜对准漆黑的夜空的时候，他们找寻的不仅仅是一个个天体，也是光明，更是人类的未来。干！