[物理學新聞報導] [Old news is so exciting] 《宇宙學再次成為主角 — 淺談2019年諾貝爾物理學獎(半個)[一] 》(Cosmology becomes the focus again! Brief discussions on (half of the) Nobel Prize in Physics 2019)

鑑於小弟憂心香港嘅局勢,同忙𡁵自己嘢,最近都冇乜時間同心情寫文。唔知隔咗幾個月冇見,大家有冇掛住小弟呢?(應該冇,好似係……)

久別重逢,適逢啱啱上個月公佈嘅諾貝爾物理學獎(半個)同小弟嘅學術專長—宇宙學有關,今次小弟想同大家介紹一下得獎者皮布爾斯(Jim Peebles),講解佢獲獎嘅相關研究成果同其重要性。(Yeah!宇宙學又再次成為主角啦!)

皮布爾斯,一般人可能好少聽過哩位物理學家嘅大名,除左有啲香港人可能知道佢係首屆邵逸夫天文學獎嘅得獎者外。咁究竟佢有咩咁把炮,可以爬過今年黑洞「處女寫真」哩個街知巷聞嘅物理學發現頭,攞到今年半個嘅諾貝爾物理學獎呢?


PS:(純個人牢騷)諾貝爾獎無疑係物理學最重要、最具指標性嘅獎項之一。得獎者同佢哋嘅相關研究成果,無容置疑係學界中舉足輕重、甚至對人類社會有重大影響嘅表表者。雖然係咁,但過份「做神」,或功利咁單以諾貝爾獎去衡量一個科學家嘅成就、其研究成果價值,咁樣好似又太過……哩個情況喺華人社會特別嚴重。需知道諾貝爾獎其實有唔少「不合時宜」嘅甄選規則,例如得獎者唔可以多過3個、得獎者要未死、必須有大量嚴謹、經得起時間考驗嘅實驗證據等等。哩啲都係唔少偉大物理學家,包括霍金(Stephen Hawking)在內,點解攞唔到獎嘅原因,而且現今科研成果從來都唔係單靠一兩個天才就做到。另外,可能小弟見識少、孤陋寡聞,但我真係未見過有成功、偉大嘅科學家唔係出於興趣、好奇心做研究,而係從功利主義出發,一心以獲得諾貝爾獎為目標而取得重大成就……


現代宇宙學之父 (Jim Peebles,father of modern cosmology)

皮布爾斯係著名嘅美國/加拿大理論物理學家,宇宙學界家傳戶曉嘅大人物。佢生於1935年,現為普林斯頓大學嘅阿爾伯特.愛因斯坦榮譽科學教授(Albert Einstein Professor Emeritus of Science)。比喻嚟講,如果話圖靈(Alan Turing)係電腦科學同人工智能之父,咁皮布爾斯就係「現代宇宙學之父 」*。

*愛因斯坦無疑係最先將宇宙學從形而上學帶入物理學嘅先驅者。佢嘅廣義相對論令物理學家終於有方法去了解、驗證唔同嘅宇宙觀學說。不過現代宇宙學出現之前,上世紀早年嘅宇宙學,仲係留於「估估吓」嘅年代。

現代宇宙學(modern cosmology)幾乎所有重大嘅研究,由太初核合成(Big Bang nucleosynthesis)宇宙微波背景輻射(cosmic microwave background, CMB)[1]、暗物質(dark matter)[2]、宇宙結構形成(structure formation),甚至去到暗能量(dark energy)[3],佢都有份參與,喺理論上作出重要嘅貢獻。而且佢嘅物理宇宙學(physical cosmology)理論仲奠定咗現代宇宙學嘅理論基礎,令宇宙學成為一門精密、嚴謹嘅科學範疇,正式被劃入理論物理學嘅板圖。

皮布爾斯早喺1960年代已經投身研究宇宙學,著力解答一切由宇宙起源、詳細演化過程,入面結構點形成,到宇宙嘅幾何形狀、組成成份等等嘅問題。雖然當年宇宙學屬少眾,物理學界絕大部分人都認為要解答哩堆問題係天方夜談,冇乜可能做到[4]。

作為著名宇宙學及天文學家迪克(Robert Dicke)嘅學生,喺佢嘅指導下,皮布爾斯最先著手研究宇宙微波背景輻射,預測CMB嘅存在同與大爆炸模型嘅關係#。隨著天文學家威爾遜(Robert Wilson)彭齊亞斯(Arno Penzias)喺1965年搵到CMB確實存在嘅證據,大爆炸理論得以證實,佢開始仔細研究、計算CMB形成嘅物理過程,同我哋點樣可以透過詳細解讀哩啲大爆炸喺宇宙早期遺留落嚟嘅熱輻射,去了解宇宙嘅詳細演化,甚至係宇宙嘅組成成份,可以話正式開創咗現代宇宙學。

#最早提出CMB嘅其實係伽莫夫(George Gamow),以及佢嘅門生阿爾化(Ralph Asher Alpher)赫爾文(Robert Herman)

至於詳細有關乜嘢係物理宇宙學,皮布爾斯喺該範疇嘅相關研究成就同其重要性,請見下回分解[二]。


後記:以往諾貝爾科學獎慣例,一般都係頒獎俾具體、單一嘅獨立原創科研項目及相關科學家。例如同發現系外行星有關嘅今年另外半個物理學獎咁,雖然往往係人類科研嘅重要里程碑,但通常只係整個相關領域嘅一個「小部份」研究成果。情況就好似電影頒獎禮嘅最佳電影、主角或導演獎咁。今年頒俾皮布爾斯嘅半個獎,可以話一反哩個慣例,感覺上更似一個終身成就獎。


最後喺完之前,請容許小弟分享一下《挽歌之聲》改編自《Speechless》嘅超高質二次創作歌曲《虛作無聲》,希望香港人可以繼續堅定抗爭嘅決心。


延伸閱讀 ([1-3]為小弟之前寫嘅拙文):

[1] 《大爆炸系列 [二] 我哋都係大「爆炸」下嘅產物》

[2] 《暗物質,宇宙學入面嘅毒撚/乾物女》

[3] 《主宰宇宙的黑暗勢力》

[4] 《A ‘joy ride’ of a career: Peebles wins Nobel Prize in Physics for tackling big questions about the universe》by Tom Garlinghouse, Princeton University

[5] 《2019年諾貝爾物理學獎解讀 — — 外星生命不遠了?宇宙學再獲殊榮》by 《媽咪說》 (殘體字幕)

[6] 《Physics Nobel Honors Early Universe and Exoplanet Discoveries》by Michael Moyer and Natalie Wolchover, 《Quanta Magazine》

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