最全解读:因为他们 人类重新认识自身在宇宙中的位置

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左侧是宇宙未知的起源点,逐渐向右侧扩展,形成一个不断变暗的宇宙。右侧的曲线指示背景辐射

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新浪科技讯 北京时间10月8日晚间消息,瑞典皇家科学院刚刚宣布,2019年度诺贝尔物理学奖将奖励“在增进我们对宇宙演化,以及地球在宇宙中地位的理解方面所做出的贡献”。其中一半奖金授予美国普林斯顿大学的James Peebles,获奖理由是“对于物理宇宙学方面的理论发现。”另一半奖金授予瑞士日内瓦大学的Michel Mayor,以及瑞士日内瓦大学/英国剑桥大学的Didier Queloz,获奖理由是“发现了围绕其他类太阳恒星运行的系外行星”。

现代宇宙学揭示了宇宙的历史,以及宇宙中令人意想不到的物质和能量组成部分。与此同时,人们发现太阳远不是银河系中唯一具有行星的恒星。新的发现显示,行星系统具有广泛的多样性。在过去的几十年里,我们对宇宙的理解发生了深刻的变化,也改变了我们对地球在宇宙中所处地位的看法。今年的诺贝尔物理学奖关注的正是这些突破性的发现。

天文学家对宇宙微波背景(Cosmic Microwave Background,CMB)中温度各向异性的测量越来越精确,对宇宙膨胀历史的研究也更加深入,同时对宇宙大型结构的天文观测也越来越详细,这一切都使宇宙学发展成为一门以精确性为标志的科学。

如此令人兴奋的发展之所以成为可能,要感谢过去半个世纪以来,物理学家们在宇宙学理论框架中的突破性发现。今年的诺贝尔奖得主James Peebles在这个领域做出了开创性的贡献。他通过详细的建模,并利用分析和数值方法,对宇宙的基本属性进行了探索,发现了意想不到的新物理学。现在,我们有了一个统一的模型,能够描述宇宙从最初的几分之一秒到现在以及遥远未来的状态变化。

现代宇宙学建立在爱因斯坦广义相对论的基础上,假设了最初的“大爆炸”时期,当时宇宙极其高温和稠密。大爆炸后不到40万年,宇宙温度下降到3000K左右,电子与原子核得以结合成原子。由于没有留下任何能轻易与光子相互作用的带电粒子,当时的宇宙对光是透明的。这种辐射现在以宇宙微波背景(CMB)的形式出现。由于宇宙学上的红移,CMB的温度目前只有2.7K——自物质和辐射去耦(decoupling)以来,这一系数降低了约1100倍。在图1中,CMB的来源可以看成一个屏幕,使我们无法轻易地回溯到大爆炸后几百万年以前的时间。

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