測 宇 宙 輻 射 探 索 星 之 源 2006 諾 貝 爾 獎 美 兩 學 者 獲 物 理 學 獎

阿童木

測 宇 宙 輻 射 探 索 星 之 源 2006 諾 貝 爾 獎 美 兩 學 者 獲 物 理 學 獎 探 索 宇 宙 起 源 和 早 期 形 成 過 程 ， 是 137 億 年 前 發 生 的 事 ， 需 要 無 比 想 像 力 。 美 國 兩 名 天 體 物 理 學 家 除 了 有 這 份 想 像 力 ， 也 有 無 比 魄 力 和 推 論 能 力 ， 憑 仔 細 測 量 宇 宙 微 波 背 景 輻 射 ， 發 現 支 持 大 爆 炸 理 論 的 證 據 和 星 體 形 成 的 線 索 ， 兩 人 因 此 獲 得 今 年 的 諾 貝 爾 物 理 學 獎 。

瑞 典 皇 家 科 學 院 昨 日 （ 周 二 ） 宣 布 ， 美 國 太 空 總 署 戈 達 德 太 空 飛 行 中 心 高 級 天 體 物 理 學 家 馬 瑟 （ John C. Mather ） ， 與 加 州 大 學 柏 克 萊 分 校 物 理 學 授 斯 穆 特 （ George F. Smoot ） ， 奪 得 今 年 諾 貝 爾 物 理 學 獎 ， 分 享 1,000 萬 瑞 典 克 朗 （ 1,064 萬 港 元 ） 獎 金 。 早 在 1940 年 代 ， 大 爆 炸 理 論 物 理 學 家 就 已 提 出 ， 大 爆 炸 後 約 38 萬 年 ， 宇 宙 處 於 高 熱 狀 態 ， 溫 度 高 達 3,000 ℃ ， 當 時 發 出 的 輻 射 至 今 仍 充 滿 整 個 宇 宙 ， 但 溫 度 隨 宇 宙 膨 脹 而 下 降 至 絕 對 零 度 （ -273.15 ℃ ） 以 上 2.7 ℃ 。 他 們 進 一 步 提 出 ， 這 種 微 波 背 景 輻 射 的 頻 譜 成 一 特 別 形 態 ， 稱 之 為 「 黑 體 形 式 」 （ Blackbody form ） ， 輻 射 能 量 在 不 同 波 長 的 分 布 ， 純 由 溫 度 決 定 。 輻 射 頻 譜 印 證 大 爆 炸 理 論 科 學 家 想 出 這 回 事 ， 在 地 面 卻 苦 無 測 量 妙 法 ， 因 為 大 氣 層 會 吸 收 大 部 份 微 波 背 景 輻 射 ， 地 面 儀 器 亦 難 以 探 測 宇 宙 各 方 向 的 輻 射 。 美 國 太 空 總 署 1989 年 升 空 的 「 宇 宙 背 景 探 測 者 」 （ COBE ） 衞 星 ， 就 在 大 氣 層 外 測 量 各 個 方 向 的 微 波 輻 射 。 這 個 涉 及 超 過 1,000 人 的 大 型 計 劃 ， 主 催 者 就 是 馬 瑟 。 馬 瑟 亦 負 責 衞 星 上 探 測 微 波 輻 射 頻 譜 儀 器 ， 初 步 結 果 在 開 始 觀 察 9 分 鐘 後 就 傳 回 來 ， 是 個 完 美 的 「 黑 體 形 式 」 ！ 完 全 印 證 了 大 爆 炸 理 論 的 預 測 。 這 頻 譜 曲 線 翌 年 在 會 議 展 示 時 ， 全 場 與 會 者 站 立 鼓 掌 。 斯 穆 特 負 責 衞 星 上 另 一 具 儀 器 ， 則 是 用 來 測 量 微 波 背 景 輻 射 在 不 同 方 向 的 些 微 溫 度 差 異 。 這 些 溫 差 只 在 10 萬 分 之 數 ， 卻 有 重 大 意 義 。 評 審 團 指 出 ， 這 些 輻 射 的 不 平 均 分 布 ， 顯 示 宇 宙 形 成 初 期 物 質 亦 呈 不 平 均 分 布 ， 之 後 憑 重 力 作 用 聚 集 形 成 星 體 和 星 系 ， 如 果 整 個 宇 宙 的 物 質 都 平 均 分 布 ， 就 不 會 有 今 日 的 銀 河 系 和 地 球 。 測 量 出 來 的 資 料 ， 亦 可 讓 科 學 家 作 出 具 體 的 計 算 。 這 些 發 現 ， 都 對 天 體 物 理 學 有 重 大 貢 獻 。 諾 貝 爾 物 理 學 委 員 會 主 席 卡 爾 松 （ Per Carlson ） 說 ： 「 他 們 還 未 完 全 證 明 大 爆 炸 理 論 ， 但 提 出 了 非 常 強 力 的 證 據 。 這 是 世 紀 發 現 之 一 ， 我 敢 說 是 最 偉 大 的 發 現 ， 令 我 們 更 認 識 自 己 在 宇 宙 中 的 位 置 。 」

阿童木

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宇宙探熱研究奪物理獎 分析宇宙微波輻射 霍金盛讚

2006年10月4日

廣 告 【明報專訊】諾貝爾物理學獎周二揭曉，美國物理學家馬瑟及斯穆特因研究宇宙微波背景輻射，進一步解開宇宙、星系起源的奧秘，為宇宙始於「大爆炸」的理論提供更多實證，成為今屆物理獎得主。 60歲科學家馬瑟來自美國太空總署戈達德飛行中心，至於61歲的斯穆特則為加州大學柏克萊分校工作，他笑說當評審委員會於凌晨3時致電通知他獲獎，他「起初十分驚訝，我沒想過他們知道我的電話」。他表示「有關發現是重要的里程碑」。 得主﹕沒想過評審會知我電話 負責評審的瑞典皇家科學院表示，兩人「詳盡分析『宇宙背景探索』號人造衛星(COBE)的數據，發現宇宙的黑體(blackbody)及宇宙微波背景輻射在不同方向的差異(anisotropy)，為現代宇宙論發展成精確科學起關鍵作用」，使我們進一步了解銀河及天體的起源。 評審委員貝理斯特倫說﹕「感謝他們的研究，令我們知道宇宙起初呈熾熱、複雜的電漿狀態，為我們尋回宇宙論失落的片段。」他們發現的黑體輻射(宇宙背景輻射)，相信就是來自大爆炸的物質。天體物理學權威霍金早於92年受訪時，已形容有關發現「就算不是曠古絕金，也是20世紀最重大的發現」。 助研宇宙大爆炸起源 兩位得獎物理學家各自研究COBE人造衛星收集到的宇宙微波背景輻射數據，計算宇宙的溫度。馬瑟自74年起籌劃發射COBE，並成功促成其於89年升空，透過其蒐集得的數據，與屬下1500名研究員將微波背景輻射光譜的精確度計算至十萬分一，證實它們與大爆炸的關係。斯穆特的COBE研究則發現，宇宙微波背景輻射溫度的極輕微變化，都成為銀河、星體等物質形成的關鍵。 他們的研究，成功追溯宇宙在奇點發生「大爆炸」的38萬年後，宇宙的溫度仍高達3000度，隨?宇宙物質在爆炸後散開，宇宙逐漸膨脹，宇宙溫度亦下降至現時略高於絕對0度的-270度，故宇宙微波背景輻射的餘溫，可說是大爆炸的遺蹟。此外，他們偵察到的光波扭曲，亦證明星系的移動。兩位得獎者將平分1000萬克朗(約1100萬港元)獎金。