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(xiàn)代宇宙學的創(chuàng)始人之一皮博斯，另一部分頒給了發(fā)現(xiàn)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(jīng)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(fā)現(xiàn)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(fā)現(xiàn)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(fā)現(xiàn)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(chuàng)了現(xiàn)代宇宙學。

如果發(fā)現(xiàn)一顆恒星的光譜出現(xiàn)了周期性的藍移和紅移交替的現(xiàn)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(xiàn)代宇宙學取得了輝煌的成績：我們知道宇宙大爆炸發(fā)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(zhì)只占宇宙中能量的百分之五以下，其他的都是暗物質(zhì)和暗能量。我們甚至還探測到了引力波：發(fā)現(xiàn)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(nèi)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(nèi)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(fā)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(gòu)成一個彼此繞轉(zhuǎn)的兩體系統(tǒng)。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(zhuǎn)。只是，由于恒星質(zhì)量遠遠大于行星質(zhì)量，恒星旋轉(zhuǎn)的幅度遠比行星要小。

由于在彼此旋轉(zhuǎn)，當行星離地球遠去時，恒星就會稍微靠近地球;恒星發(fā)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(fā)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(xiàn)周期性的藍移和紅移交替的現(xiàn)象。換言之，如果發(fā)現(xiàn)一顆恒星的光譜出現(xiàn)了周期性的藍移和紅移交替的現(xiàn)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(fā)現(xiàn)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(fā)現(xiàn)當然非常重要，它導致了后來更多的系外行星的發(fā)現(xiàn)。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。