宇宙學又獲諾獎

李淼

進入21世紀，諾貝爾物理學獎似乎特別偏愛宇宙學和天體物理，純粹的宇宙學和天體物理領域獲頒了4次獎。如果加上和天體物理有關的中微子物理，則一共6次獲得獎項。

今年的獎分為兩部分，一部分頒給了現代宇宙學的創始人之一皮博斯，另一部分頒給了發現系外行星的師徒兩人馬約爾和奎洛茲。

先說皮博斯。其實，早于他，20世紀30年代大爆炸宇宙學已經誕生了，提出大爆炸的人是比利時研究神學和天文學的勒梅特。勒梅特不僅第一個發現宇宙在膨脹，他還由此推測，宇宙在很多年前應該起源于一場大爆炸。他給這個大爆炸起了個十分有趣的名字：原始原子。不過，在那個時代，除了宇宙膨脹之外，宇宙大爆炸并沒有更多的實驗證明。

到了1965年，兩位雷達專家彭齊亞斯和威爾遜發現了大爆炸的遺跡，就是太空中到處都是的微波輻射。彭齊亞斯和威爾遜用來發現微波輻射的雷達叫狄基輻射計。而這個狄基呢，就是皮博斯的老師。就在一年前，也就是1964年，狄基和皮博斯寫了一篇論文，論文指出，宇宙中到處都是微波背景輻射，他們還預言了這些微波的波長。這樣，他們一起開創了現代宇宙學。

如果發現一顆恒星的光譜出現了周期性的藍移和紅移交替的現象，就可以斷定這顆恒星擁有一顆行星。

非常遺憾的是，皮博斯的老師狄基沒有等到獲獎的那一天，而皮博斯則等了整整55年。在過去的55年間，現代宇宙學取得了輝煌的成績：我們知道宇宙大爆炸發生在大約137億年前，我們知道恒星是如何形成的、星系是如何形成的，我們也知道宇宙中各種元素是怎么來的。我們甚至還知道了宇宙中的普通物質只占宇宙中能量的百分之五以下，其他的都是暗物質和暗能量。我們甚至還探測到了引力波：發現兩個黑洞碰撞變成一個黑洞之后輻射出強大的引力波。

接下來我們談談分享另一半諾貝爾物理學獎金的師徒兩人。老師叫馬約爾，是瑞士日內瓦大學的教授;學生叫奎洛茲，是劍橋大學的教授。

我們知道，太陽系內有不少行星，有更多的小行星。那么，恒星有自己的行星嗎？用天文望遠鏡來觀測，這是很難的，因為，最近的恒星距離我們也有4光年之遠，如果它們擁有行星，發出的光幾乎是無法觀測到的。

但是，1995年，這對師徒想到一個辦法：如果一顆恒星的周圍真的存在一顆行星，恒星和行星就會構成一個彼此繞轉的兩體系統。在萬有引力相互吸引之下，恒星和它附近的行星就會互相繞著轉。只是，由于恒星質量遠遠大于行星質量，恒星旋轉的幅度遠比行星要小。

由于在彼此旋轉，當行星離地球遠去時，恒星就會稍微靠近地球;恒星發出的光頻率就會大一些。而當行星向地球飛來時，恒星就會略微地遠離地球;此時，恒星發出的光頻率就會小一些。這樣一來，如果一顆恒星的周圍真的存在一顆行星，這顆恒星的光譜就會出現周期性的藍移和紅移交替的現象。換言之，如果發現一顆恒星的光譜出現了周期性的藍移和紅移交替的現象，就可以斷定這顆恒星擁有一顆行星。這種探測系外行星的方法就是徑向速度法。

就這樣，在1995年，他們發現與太陽相距50光年名叫飛馬座51的恒星系中有一顆行星。這個發現當然非常重要，它導致了后來更多的系外行星的發現。為什么系外行星的存在很重要呢？不少人看過《流浪地球》吧？總有一天，人類需要離開我們的太陽系，這樣，其他適合人類生存的系外行星就很重要了。