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三名科学家共同获得2019年诺贝尔物理学奖。其中,宇宙学家詹姆斯·皮布尔斯(James Peebles)揭示了宇宙主要是由看不见的物质和能量构成的,另外两名科学家米歇尔·麦耶(Michel Mayor)和迪迪埃·奎洛兹(Didier Queloz)发现了第一颗围绕类太阳恒星运行的系外行星。
通过研究宇宙诞生后的最初时刻,普林斯顿大学的詹姆斯·皮布尔斯对宇宙的演化搭建了一个理论框架,而这个理论框架使我们逐步了解了宇宙的暗物质和暗能量:哪些任何科学仪器都无法观测到的物质,却占宇宙的95%。
同为诺贝尔奖获得者的日内瓦大学的米歇尔·麦耶和迪迪埃·奎洛兹在1995年宣布发现了一个巨大的气体世界,它围绕着一颗距我们的太阳50光年的恒星旋转—这是第一颗围绕类太阳恒星的太阳系外行星。
在那之后的几十年里,科学家们又发现了数千颗类似的太阳系外行星,天文学家们现在普遍认为,我们的宇宙中包含的行星比恒星还多。
诺贝尔奖委员会成员乌尔夫·丹尼尔松(Ulf Danielsson)说:“今年的诺贝尔物理学奖得主绘制了一幅远比我们想象的更陌生、更奇妙的宇宙宏图,我们对自己在宇宙中的位置的看法将完全不同。”
近一个世纪以来,科学家们一直认为宇宙起源于大爆炸,从一个炽热的致密的“粒子汤”变成为尘埃、恒星和星系的集合,星系在一个巨大且不断扩大的空间中飞跃。
50年前,两位射电天文学家偶然发现了宇宙最初膨胀时期的特征:宇宙微波背景,一种弥漫在整个天空的微弱辐射形式。
诺贝尔奖评委会认为,这种辐射对物理学家来说就是“金矿”。通过分析这种古老余辉的微小变化,科学家们可以回溯到过去,了解宇宙的演化过程。
詹姆斯·皮布尔斯通过研究宇宙微波背景的温度来了解大爆炸中产生的那些物质。
加州大学天文台的工作人员、观测宇宙学家桑德拉·法伯(Sandra Faber)说:“从理论上讲,这为我们打开了 探索 宇宙起源的大门。它表明,现有的物理定律可以解释宇宙只有“一百秒”大的时候发生的事。这不是很神奇吗?”
詹姆斯·皮布尔还开发了一些工具来解释我们所知道的宇宙是如何形成的。他说:“在大爆炸后不到百万分之一秒的时间内,宇宙急速膨胀,在这个膨胀期间出现微小量子涨落,从而产生了物质这些“块”,最终演化成星系。”
这些“块”,以及依然神秘的暗物质,解释了我们今天看到的星系的大小、形状和分布。
詹姆斯·皮布尔通过电话采访时说:“我并不是一个人在前行,苏联的研究人员为科学家理解宇宙的演化也做出了突出贡献。”他还说道:“自从1964年探测到了宇宙微波背景辐射后,对于这个领域的学术研究就在不断进步,但我也提出过很多错误的观点。”
最终,詹姆斯·皮布尔的理论引领了暗能量和暗物质的发现,暗能量是一种推动宇宙膨胀的无形能量,而暗物质则是一种将星系聚集在一起的不可观测的物质。
詹姆斯·皮布尔获奖后与祝福者们通话。(路透社照片)
当下我们能触摸或看到的一切、科学仪器所探测到的一切、以及尚未被发现的一切,只占宇宙的5%。但即使是在这小小的5%里,仍有双眼看不到的东西。今年下半年颁发的物理学奖所涉及的科学理论就证实了这一点。
米歇尔·麦耶和迪迪埃·奎洛兹所发现到的第一颗系外行星无法通过望远镜观测到。天文学家反其道而行之:通过观察它如何影响它的宿主恒星来直观地了解系外行星的存在。
他们的研究基于这样一个事实:行星并不围绕恒星运行;相反,行星和恒星都绕着它们共同的质心公转。如果一颗行星与它的太阳相比足够大,它就会造成恒星的些许摄动。
这种摄动使得恒星发出的光存在微小的位移变化,科学家可以通过分析这些位移变化来确定行星的大小和距离。
米歇尔·麦耶和迪迪埃·奎洛兹发现的第一颗系外行星被命名为飞马座51b,它与我们太阳系中的任何一个行星都不同。这颗行星和木星一样体积巨大且是气态的,但它离它的恒星非常近,只需要4天就可以完成一次轨道运行。它的温度超过1000摄氏度。
当迪迪埃·奎洛兹回忆他第一次在他的数据中看到这颗行星的特征时说道:“我吓坏了,我以为是测量仪器出了问题。”
天文学家们花费了大量的时间进行重新分析,才使自己相信他们看到的是真实存在的。下一个问题就是如果说服世界上其他国家。这颗行星的情况与科学家们的预测大相径庭,许多研究人员最初对这一发现持怀疑态度。但后来的研究最终表明,米歇尔·麦耶和迪迪埃·奎洛兹最初的猜想是正确的。
卡内基天文台的系外行星天文学家约翰娜·泰斯克(Johanna Teske)说:“新的科学理论很少是由一个人探究完成的,在探究完成之前和之后都有很多人做出了重要贡献,但是米歇尔·麦耶和迪迪埃·奎洛兹的发现确实是该领域的一个转折点。”
很快,全球的天文学家开始了他们自己对系外行星的搜索,通过仪器扫描天空和查看大量的 历史 数据来探测系外行星的宿主“母星”的摄动。
通过地面和太空望远镜的观测,发现了4000多颗已确认的系外行星,这对科学家关于行星系统如何演化的观点提出了质疑。
2018年,美国国家航空航天局(NASA)发射了凌日系外行星勘测卫星(TESS),这是一架功能强大的太空望远镜,可以扫描整个深空,寻找围绕附近恒星运转的行星。这次发射任务中最令人感兴趣的是在已发现的系外恒星很近的轨道上运行的岩石行星的表面可能存在液态水。
翰娜·泰斯克说:“当米歇尔·麦耶和迪迪埃·奎洛兹在研究和寻找这些系外行星时,有人嘲笑他们的研究,并讽其为科幻小说。但看到这一研究一路发展到现在,最终他们二人获得了诺贝尔奖,我们也离发现和表征类地行星越来越近,这不但伟大同时也令人兴奋,甚至有点超现实的感觉。”
按照诺贝尔奖自身的惯例,在获奖名单的公布后引发了关于“获奖者缺乏多样性”的争论。在诺贝尔物理学奖100多年的 历史 中,只有3位女性获得过该奖项,且没有一位黑人科学家获得过该奖项。
特别是本次颁奖对詹姆斯·皮布尔理论的认可更是引发很多不满,因为证明暗物质存在的女性学者维拉·鲁宾(Vera Rubin)未曾获此殊荣。
天文学家埃米莉·莱斯克(Emily Levesque)曾对《天文学》杂志说:“卡耐基研究所的天文学家正在与性别歧视斗争,维拉·鲁宾的研究也彻底改变了我们对宇宙的看法。”维拉·鲁宾曾在2016年去世前被认为是诺贝尔物理学奖的最有可能获奖的候选人(但诺贝尔奖不颁发给死者)。
约翰娜·泰斯克这样评价维拉·鲁宾:“她对天文学领域的每一个人都有着巨大的影响力,并且充满了鼓舞人心的力量,过去是,现在仍然是。她没有被诺贝尔物理学奖认可,这一点充满了讽刺意味。我认为,至少对我来说,这将永远成为诺贝尔物理学奖的一道伤疤。”
颁发这些奖项的瑞典皇家科学院告诉《自然》杂志,该组织已经采取措施,消除对女性和有色人种科学家的偏见,包括明确要求提名者考虑性别、地理和主题的多样性。因为今年的医学奖和物理奖的六位获奖者都是白人男性。
然而,桑德·拉法伯认为詹姆斯·皮布尔的成就是无可取代的,因为他合理的解释了宇宙演化的过程,而且他的研究范围从大爆炸到量子力学再到暗物质的本质。桑德·拉法伯对诺贝尔物理学奖能够授予詹姆斯·皮布尔感到非常高兴。
一位和詹姆斯·皮布尔几乎同时进行星系形成和暗物质的研究宇宙学家说:“詹姆斯·皮布尔的理论深深地影响了她,无论是在 情感 上还是在科学上。”她还说说:“这告诉了全人类,我们是根据物理定律出生的,这意味着我们需要遵循这些定律来生活。”
正如詹姆斯·皮布尔的研究强调了我们地球人在宇宙中的渺小,米歇尔·麦耶和迪迪埃·奎洛兹的发现有确定了我们的星球是多么的罕见和不寻常,因为过去二十年中发现的绝大多数系外行星与我们太阳系的任何天体都不同。
不过,诺贝尔委员会成员丹尼尔森(Danielsson)表示,在浩瀚而不可思议的宇宙中,在某个陌生而遥远的星球上,可能存在着其他形式的生命。
他说,这可能需要数年、数百年甚至数千年的时间。但是他仍然抱有希望,有一天,人类会在黑暗中找到证据,证明我们并不孤独。
参考资料
1.Wikipedia百科全书
2.天文学名词
3. sciencealert- X-inG
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诺里斯科尔(探索未知的科学世界)
导言:杨利伟在太空听到“敲门”声,十七年后谜底揭开,多亏他当时机智。
人类对于未知的事物总是充满了好奇,人们急切地摸索着周边的一切,经过人们一代代的努力,取得了瞩目的成就。天不再是圆的,地也不再是方的,世间万物相生相克,仿佛一切的一切都充满了规律。
有句话说得好“天空才是人类的极限”,但人们对于天空的探索与渴求,也从未停止过。《山海经》曾记载了一段传说:
夸父与日逐走,入日;渴,欲得饮,饮于河、渭;河、渭不足,北饮大泽。未至,道渴而死。弃其杖,化为邓林。——《山海经》
这段记载不单单写的是夸父追逐太阳而死的事情,而也表现了人们对于战胜自然,挑战未知的天空而作的努力。
中国人的太空梦随着人类的进步,人们最早利用热气球战胜了天空,实现了天空中遨游的梦想,但人类并没有就此满足,我们将视野放在了更高更远的外太空,我们渴望探究外太空的一切。
时间来到了1961年,人类真正的走入了太空,去探索太空中的一切。但很遗憾,我国并不是第一个将人送入太空中的国家。
杨利伟是我国第一位航天员,他见证了我国在航天事业上面的成长,也是一位名副其实的航天英雄。遥记得当年,得知杨利伟顺利完成任务,返回地面的时候,无数国人为之骄傲,为之自豪,我们渴望着我们能够有一天能够当航天事业的领头人。
但谁又知道,每一个看似光鲜的背后,都有无数让人泪目的故事与惊险刺激的经历。当年选杨利伟上太空,其不管在身体与技术等方面,都是国内的佼佼者。要知道去太空所面临的危险太多了,其中包含一些已经预测到的危险,还有一些未知的事物。
有件事,很多人不知道,当年杨利伟在太空的时候,曾经听到过十分怪异的“敲门”声,就像非常轻微地叩击太空舱的声音一样。如果是我的话,我估计早就脑洞大开,幻想着外星人突然造访了。当然了,这肯定不是外星人造访的原因,至于真正的原因是什么,一直到十七年后,这个谜底才浮出水面。
得知真相之后,人们都为了杨利伟的机智点赞,不然的话,最终的结果可能不是我们能够承受得了的。
奇怪的“敲门声”是什么原因我们普通人经常脑洞大开的去想事情,但科学家们不会这样,他们既不会忽视每一个细节,也不会随便地下任何一个结论。随着时间的发展,真相浮出了水面,果然和我们猜测的不一样。
因为我们也知道,外星人敲门的概率实在是太低了,一些人还曾提出是小碎片撞击太空舱的声音,到最后都被证实是错误的。科学家们给出的解释是压力不均,导致太空舱发出的异常声音。
太空舱升入到太空以后,舱内舱外是存在巨大的压力差的,舱内压力维持在一个大气压下,舱外的压力却存在着巨大的变化。
“砰砰砰”的敲门声看似比较小,可在太空中哪会有无缘无故的异常呢,这是外侧压力挤压太空舱发出的声音。就和水面的冰在破碎之前经常发出的声音类似,如果不及时做出有效的应对,那毁灭就是一瞬间的事情。
在太空发生意外的例子并不是没有,1970年,美国的阿波罗13号便在太空中发生了事故,一次常规的检查程序导致飞船的氧气舱发生爆炸,这三个宇航员的处境岌岌可危,最终这三位宇航员死里逃生,回到了地面,可这段经历却成为了他们的噩梦。
因此杨利伟当时在处理这个突发事件时,表现出相当的机智,及时的选择了返回,如果是再晚一点点,或者是外面的压力再大一点点,后果将不堪设想。
后记人类所取得的每一次进步,都是由无数的英雄与团队付出了巨大的代价换来的,我们的国家还和年轻,不到一百年的时间,我们完成了一件件的大事,这其中少不了革命前辈的努力,也少不了我们每个人的付出。
遥想当年,前辈们为了民族独立付出了巨大的代价,我们最终成功了。我们研究原子弹、氢弹在那样的条件下,我们也成功了。而如今面临的征服太空的挑战,最终肯定也会成功。
相信在我们的努力之下,我们最终能够实现中华民族的伟大复兴,再次屹立在世界之巅。我们也终将像征服平地与海洋一样,最终征服太空,而这个时间,我相信不会太晚。
科学是人类认识世界、改造世界的重要手段。而在科学发展的历程中,总有一些未知的领域等待我们去探索。诺里斯科尔就是一个致力于探索未知科学领域的团队,他们一直在寻找并发现着一些前所未有的科学现象。
什么是诺里斯科尔?
诺里斯科尔是一个由科学家、工程师和探险家组成的团队,他们致力于探索未知的科学领域,发现并研究一些前所未有的科学现象。这个团队成立于2016年,总部位于美国旧金山。
诺里斯科尔的探索步骤
诺里斯科尔的探索步骤主要包括以下几个步骤:
1.确定探索目标
诺里斯科尔的科学家们首先会确定一个探索目标,例如:探索深海中的生物群落、探索极地的冰川生态系统等等。他们会对该领域进行深入研究,了解该领域的研究现状和前沿。
2.制定探索计划
在确定探索目标后,诺里斯科尔的团队会制定一份详细的探索计划。这份计划包括探索的时间、地点、探索工具和设备等等。他们会根据探索目标的不同,选择不同的探索工具和设备,例如:深潜器、无人机、探险车等等。
3.实施探索计划
在制定好探索计划后,诺里斯科尔的团队就会开始实施探索计划。他们会前往目标地点,使用各种探索工具和设备,进行科学探索。在探索过程中,他们会记录下各种数据和现象,并进行分析和研究。
4.研究和发现
在完成探索后,诺里斯科尔的科学家们会对收集到的数据和现象进行分析和研究。他们会探究这些现象的成因和意义,并尝试从中发现一些前所未有的科学现象。在发现这些科学现象后,他们会进行进一步的研究和探索。
诺里斯科尔的科学发现
自成立以来,诺里斯科尔的团队已经发现了一些前所未有的科学现象,例如:
1.深海生物群落
诺里斯科尔的科学家们在深海中发现了一些前所未有的生物群落。这些生物群落生活在深海中的热液喷口周围,它们能够在高温和高压的环境下生存。这些生物群落为科学家们研究深海生态系统提供了重要的线索。
2.极地冰川生态系统
诺里斯科尔的团队在南极洲发现了一些前所未有的冰川生态系统。这些生态系统生活在冰川下方的水道中,它们能够在极端的环境下生存。这些发现为科学家们研究全球气候变化提供了重要的线索。
3.太空中的微生物
诺里斯科尔的科学家们在国际空间站上发现了一些前所未有的微生物。这些微生物生活在太空中的极端环境下,它们能够在高辐射和低温的环境下生存。这些发现为科学家们研究太空生命提供了重要的线索。
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