吉姆·皮布林斯實至名歸地獲得了諾貝爾獎

儘管根據阿爾弗雷德·諾貝爾的遺囑,他從技術上講並不符合資格

宇宙微波背景輻射中宇宙結構種子的影像,由WMAP衛星成像。

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在得知他於10月8日獲得諾貝爾物理學獎後,詹姆斯·皮布林斯告訴《紐約時報》說,他之前“腦海中閃過這種可能性”。如果是這樣,那他就是少數幾個想到過這種可能的人之一。

皮布林斯對宇宙學做出了許多貢獻——這些理論幫助該領域從形而上學轉變為物理學——這是無可爭議的。用瑞典皇家科學院的公告中的話說,他今年物理學獎的一半份額“獎勵了對宇宙結構和歷史的新理解”。然而,這種描述也暗示了他的諾貝爾獎之所以令人驚訝的原因。

通常,物理學獎是為了表彰某項特定的成就。阿爾弗雷德·諾貝爾在他的遺囑中規定,該獎項的獲得者應是“在物理學領域做出最重要發現發明的人”(斜體字為原文)。今年獎項的另一半授予了米歇爾·馬約爾和迪迪埃·奎洛茲,這符合傳統。它表彰了“首次發現一顆圍繞我們太陽系外類似太陽的恆星執行的行星”。這就是:一項非凡的探測成就。


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當然,該獎項並非不向皮布林斯這樣的理論家開放。例如,彼得·希格斯因預測了以他名字命名的玻色子的存在而獲得了諾貝爾獎。但是,這項榮譽,即2013年的獎項,不得不等到驗證性發現本身出現才頒發。

皮布林斯也曾研究過預測諾貝爾獎的發現的理論。1964年,他是普林斯頓大學的一支理論家團隊的一員,他們預測了宇宙微波背景的存在——這是宇宙在大爆炸後膨脹時出現的原始衝擊波的當今殘留物。對該輻射的同時探測是偶然的;貝爾實驗室的天文學家阿諾·彭齊亞斯和羅伯特·伍德羅·威爾遜在普林斯頓的理論家告訴他們之前,並不知道他們發現了什麼。儘管如此,彭齊亞斯和威爾遜在1978年因該發現而獲得了諾貝爾獎。

在20世紀60年代末,皮布林斯意識到,宇宙微波背景不可能像彭齊亞斯和威爾遜的觀測結果所顯示的那樣平滑和均勻。充滿物質和能量的宇宙的早期版本一定存在不規則性,微小的變化會成長為星系、行星和我們。1992年發現這些各向異性的主要研究人員獲得了2006年物理學諾貝爾獎。

在20世紀70年代初,皮布林斯和他的普林斯頓同事耶利米·奧斯特里ker開始研究一種神秘的異常現象,這種現象開始出現在螺旋星系的觀測中:星系可見邊緣附近的氣體和塵埃的旋轉速度似乎與中心附近的氣體和塵埃的旋轉速度幾乎相同,就像天王星在繞太陽的賽跑中與水星保持同步一樣。皮布林斯和奧斯特里ker設計了原始的計算機模擬來重現這種效果,他們發現他們確實可以做到——如果他們將星系植入一個更大的巨型物質暈中,該物質暈將充當引力穩定器。“有理由,”他們1974年發表的論文的開頭一句寫道,“越來越多和質量越來越高的理由相信,普通星系的質量可能被低估了10倍或更多。”

“太棒了,”這是率先進行這些星系探測的天文學家維拉·魯賓對我說的那句話。(當我把讚美傳達給皮布林斯時,他帶著假裝的憤怒回答說,“她從來沒有對說過這樣的話!”)在20世紀80年代初,皮布林斯是一群理論家中的一員,他們認為這種“暗物質”的存在會極大地影響膨脹宇宙的大尺度結構,以至於一種反作用的引力效應會解釋宇宙的穩定性。對這種效應——由於我們稱之為暗能量的某種神秘物質而導致的宇宙膨脹加速——的發現發生在1998年,並獲得了2011年的諾貝爾獎。

那麼,皮布林斯因哪一項成就而獲得諾貝爾獎呢?所有這些成就。

在過去的20年裡,我見過皮布林斯很多次——通常是在新聞環境中(他在我2011年的書《4%的宇宙:暗物質、暗能量以及發現剩餘現實的競賽》中佔有重要地位),偶爾在社交場合,還有一次在有點滑稽的場合。在他在史密森尼國家自然歷史博物館的“宇宙的本質”活動中露面之後,我們坐在同一輛美鐵車廂裡。我自我介紹了一下;我們簡短地聊了幾句。然後我回到座位上,驚訝地發現我們所知道的宇宙是如此之新,以至於它的創造者之一就坐在我過道的對面,喝著百威啤酒。

然而,我經常在這些相遇之後感到有些遺憾,那就是他性格中驅使他研究如此多問題的東西會破壞他獲得諾貝爾獎的機會。皮布林斯曾經向作家安·K·芬克拜納描述他的科學職業生涯為“隨機行走,不,是無向行走,或者更確切地說,是區域性定向行走:當你邁出每一步時,你會決定下一步要往哪裡走”——這種描述本身就抓住了他漫無目的的本質。

他一直喜歡找出下一個大問題,看看它會帶來什麼,找出那個大問題,看看它會帶來什麼:一種彎曲膝蓋、迎風而上的衝向未來的感覺。(他是一位滑雪高手。)這種方法可以帶來廣泛的成就,但是——雖然沒有人會指責皮布林斯的工作缺乏深度——這種方法也可能導致缺乏一項具有職業生涯定義意義的突破。

電影藝術與科學學院有一個糾正歷史記錄的機制:為那些從未獲得“真正”奧斯卡獎的人頒發榮譽奧斯卡獎——阿爾弗雷德·希區柯克、黛博拉·卡爾或彼得·奧圖爾。瑞典皇家科學院沒有。或者,更準確地說,直到今年才沒有。

當然,獎項並不是最重要的;它們還不錯,我想。但是,如果我們要有獎項,而且如果人們要把獲得一個特定的獎項等同於進入科學萬神殿,那麼為什麼一個應該在那個萬神殿裡的人不應該在那裡呢?

因為出錢的那個人在他的遺囑中這樣說了,我想,這是一個合理的回答。但是今年,物理學委員會認為這不夠合理——我也認為這是一個合理的回答:現在是他們的錢了。我對此感到困惑,我很好奇未來幾年會發生什麼。但最重要的是,我為吉姆·皮布林斯感到高興。

這瓶百威是為他準備的。

Richard Panek is the recipient of a Guggenheim Fellowship in Science Writing. He is the prizewinning author of The 4% Universe (Houghton Mifflin Harcourt, 2011). His next book, Pillars of Creation, the story of the James Webb Space Telescope, is forthcoming from Little, Brown.

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