2019 諾貝爾物理獎:瞭解宇宙演化及地球在宇宙中地位的貢獻 | 2019諾貝爾獎

這些與生命起源相關的基本問題也許2019年的諾貝爾物理獎得主們給了我們一些線索跟答案。

2019年諾貝爾物理獎在10月8日台灣時間晚間5:50於瑞典斯德哥爾摩 ...新知物理2019諾貝爾物理獎:瞭解宇宙演化及地球在宇宙中地位的貢獻撰文者:陳惠玉,朱家誼發文日期:2019-10-08點閱次數:12391分享:宇宙的初期是什麼樣?接下來宇宙又會發生怎麼樣的變化?是否有其它的星球存並以類似太陽系的方式繞行著其他類似太陽恆星?這些與生命起源相關的基本問題也許2019年的諾貝爾物理獎得主們給了我們一些線索跟答案。

2019年諾貝爾物理獎在10月8日台灣時間晚間5:50於瑞典斯德哥爾摩公布,今年的瑞典皇家科學院決定將諾貝爾物理獎著重在「對於瞭解宇宙演化及地球在宇宙中地位的貢獻」,其中½頒給「對理論宇宙學有重大發現」的吉姆·皮布爾斯(JamesPeebles)、另外的½由「發現圍繞太陽型恆星之系外行星」的米歇爾·麥耶(MichelMayor)和迪迪埃·奎洛茲(DidierQueloz)平分。

 圖片來源:NoblePrizeWebsite (Photocredit:TheRoyalSwedishAcademyofScience)  吉姆·皮布爾斯(圖片來源:Wikipedia)皮布爾斯教授是美國普林斯頓大學的榮譽教授,他提出了許多宇宙學理創新的理論,而這些理論幾乎是奠定了現代宇宙學的基礎。

皮布爾斯教授對於大爆炸理論(theBigBangtheory)也有許多重要的貢獻,其中包含宇宙微波背景(CMB,cosmicmicrowavebackground)與大爆炸理論的關聯性。

 微波背景輻射(CMB)圖片來源:Wikipedia 上圖為宇宙大爆炸至今的圖示,由大膨脹(inflation)時期到黑暗時期(darkage)到我們現在膨脹中的宇宙。

宇宙再大爆炸時又熱、密度又高,到了爆炸後的四十萬年後最開始的輻射終於開始在宇宙中傳播。

這樣的輻射在今天的宇宙中還是存在,而許多宇宙的祕密也被加密在這樣的輻射中。

JamesPeebles就是用了這樣的理論模型預測了宇宙的形狀和其所蘊含的物質和能量(左下圖),而這個預測與之後觀測到的現象非常吻合。

左下圖的曲線顯示背景輻射震盪幅度與測量角度大小關係,第(1)個峰值區表示宇宙是平坦地,第(2)個峰值區則是顯示我們所知的物質只佔了這個宇宙裡的物質和能量的5%而已,第三個則是指有26%的宇宙是由暗物質組成。

換句話說這兩個物質的部份只佔了31%,所以必須有69%是暗能量才有辦法形成平坦地宇宙。

圖片來源:NoblePrizeWebsite (Photocredit:TheRoyalSwedishAcademyofScience)皮布爾斯從1960年代中期開始思考宇宙的組成及演化的相關理論,經歷了二十多年他所發的理論框架是我們對從大爆炸到今天的宇宙歷史的理解基礎。

皮布爾斯的發現使我們對宇宙環境有了更深入的了解,其中已知物質僅佔宇宙中所有物質和能量的5%。

其餘的95%對是所謂的暗物質及暗能量。

這是近代物理中的一個謎,也是一個挑戰!過去的五十年是宇宙學的黃金時代—研究宇宙起源和演化。

在1960年代,皮布爾斯決定性發現將宇宙學牢牢地置於科學地圖上,奠定了將宇宙學從推測轉變為科學的基礎的一部分。

他的第一本書《物理宇宙學》(出版於1971年)啟發了新一代的物理學家紛紛投入宇宙學在理論上或者是實驗觀測上的研究領域。

除了科學以外,沒有其他的東西可以回答我們生命的起源以及生命的演化等問題,宇宙學的發展擺脫了諸如信仰等之類的觀點,回應了上世紀初愛因斯坦所說的話話「即世界的奧秘在於其可理解性。

」直到最近一百年,宇宙演化的科學敘述才漸漸為人所知。

在此之前,宇宙被認為是靜止和永恆的,但是在1920年代,天文學家發現所有星系一直都在遠離,也就是宇宙在膨脹。

因此,現在我們知道今天的宇宙與昨天的宇宙不同,而明天的宇宙也將不同。

愛因斯坦從1916年開始的廣義相對論已經預言了天文學家在太空中所看到的一切,所以廣義相對論也成為所有與宇宙相關的大規模計算的基礎。

愛因斯坦發現該理論得出的結論是當空間在膨脹時,必須要在方程式中添加一個宇宙常數去抵消重力的影響並使宇宙靜止不動。

但在十多年後,透過觀察到宇宙膨脹的現象時,人類認為並不需要加入宇宙常數,這是愛因斯坦認為這是他一生中最大的錯誤。

然而,愛


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