編譯 | “返樸”編譯組（董曉怡、木槐等）

三位獲獎(jiǎng)?wù)叨紝τ帽q宇宙學(xué)模型來理解早期宇宙做出了重要貢獻(xiàn)。他們的工作經(jīng)過多方面的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，并通過結(jié)合微觀物理和宇宙的大尺度結(jié)構(gòu)，使宇宙學(xué)逐漸演變成了精準(zhǔn)測量的科學(xué)領(lǐng)域。

當(dāng)?shù)貢r(shí)間8月8日，意大利國際理論物理中心（ICTP，Trieste ?Italy）將 2019 年的狄拉克獎(jiǎng)?wù)录蔼?jiǎng)金授予了三位對近代宇宙學(xué)有著深遠(yuǎn)影響的物理學(xué)家：穆卡諾夫（Viatcheslav Mukhanov，慕尼黑大學(xué)，Ludwig Maximilian University of Munich?），斯塔羅賓斯基（Alexei Starobinsky，朗道理論物理研究所）和 蘇尼亞耶夫（Rashid Sunyaev，馬克斯·普朗克天體物理研究所），獎(jiǎng)勵(lì)他們對宇宙微波背景（CMB）物理作出的杰出貢獻(xiàn)，這些理論研究有多方面實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果并且通過結(jié)合微觀物理和宇宙的大尺度結(jié)構(gòu)，使得宇宙學(xué)逐漸演變成了精準(zhǔn)測量的科學(xué)領(lǐng)域。三位獲獎(jiǎng)?wù)叨紝τ帽q宇宙學(xué)模型來理解早期宇宙做出了重要貢獻(xiàn)。宇宙微波背景（CMB）是充滿整個(gè)宇宙空間的微弱背景輻射。在宇宙大爆炸模型中，宇宙微波背景是來自早期宇宙的殘存電磁輻射，可以被足夠靈敏的射電望遠(yuǎn)鏡探測到。1964 年，兩位射電天文學(xué)家 Arno Penzias 和 Robert Wilson 意外探測發(fā)現(xiàn)了宇宙微波背景，這是宇宙起源于大爆炸的關(guān)鍵證據(jù)。

在上世紀(jì)70年代后期，Alexei Starobinsky是宇宙暴漲理論的早期推動者之一。80年代，Viatcheslav Mukhanov等人的研究工作對宇宙暴漲理論貢獻(xiàn)巨大。Rashid Sunyaev的主要貢獻(xiàn)在于在70年代預(yù)言了宇宙微波背景中的聲波峰值以及隨后的對這些模型進(jìn)行檢驗(yàn)的觀測實(shí)驗(yàn)。因?yàn)橛钪姹q理論對我們所知的大量已觀測宇宙的性質(zhì)（均勻性和平坦性）給予了合理解釋，所以目前它被認(rèn)為是基礎(chǔ)物理和宇宙學(xué)中最為相關(guān)的理論發(fā)展之一，同時(shí)它也提供了一個(gè)可以解釋宇宙原初漲落的理論，這是其它理論所不能及的。在廣義相對論和量子場論的框架中，暴漲理論認(rèn)為，宇宙的原初漲落來源于一個(gè)微觀尺度上的量子效應(yīng)，其在一個(gè)宇宙尺度上產(chǎn)生各種宏觀效應(yīng)，這些最終顯示成為宇宙的大尺度結(jié)構(gòu)。

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宇宙暴漲模型提出的很多理論預(yù)言已經(jīng)被若干實(shí)驗(yàn)證實(shí)，它對當(dāng)代宇宙學(xué)貢獻(xiàn)巨大。

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?“宇宙原初密度擾動的計(jì)算是理論物理學(xué)中最為優(yōu)美的成就之一，它為我們的起源提供了重要的信息，并且令人驚嘆地被實(shí)驗(yàn)證實(shí)了?！盜CTP主任Fernando Quevedo解釋說：“三位獲獎(jiǎng)?wù)邔@一領(lǐng)域的重要貢獻(xiàn)符合ICTP為狄拉克獎(jiǎng)?wù)略O(shè)定的高標(biāo)準(zhǔn)?！?/p>

ICTP的研究人員（Staff Associate）Ravi Sheth補(bǔ)充說：“他們在基礎(chǔ)物理領(lǐng)域就可觀測宇宙的研究產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。他們的貢獻(xiàn)不僅僅體現(xiàn)在他們的準(zhǔn)確預(yù)言上，而且反映在他們的工作以及他們個(gè)人對幾代宇宙學(xué)家的重大深遠(yuǎn)影響上。”

Viatcheslav Mukhanov、Alexei Starobinsky和Rashid Sunyaev并不是第一次因?yàn)樗麄冊谟钪鎸W(xué)方面的卓越貢獻(xiàn)而獲獎(jiǎng)。

早在2013年，Viatcheslav Mukhanov 和Alexei Starobinsky獲得總額50萬美元的格魯伯宇宙學(xué)獎(jiǎng)（Gruber Cosmology Prize），理由是他們在發(fā)展形成暴漲理論方面有持續(xù)性的重大影響，其理論是對理解宇宙演化和結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵組成部分。他們的理論工作改變了人類對我們宇宙的起源和它的結(jié)構(gòu)形成機(jī)制的觀點(diǎn)。他們?yōu)橛钪姹q和時(shí)空度規(guī)的暴漲擾動理論做出了意義深遠(yuǎn)的貢獻(xiàn)。其理論解釋了宇宙結(jié)構(gòu)的量子起源，這是量子力學(xué)規(guī)律運(yùn)用到宇宙大尺度上的一次最為令人驚嘆的實(shí)踐。由于他們的貢獻(xiàn)，科學(xué)家們終于可以為宇宙學(xué)的兩大基本問題給出令人信服的解答：為什么宇宙結(jié)構(gòu)在最大尺度上是如此均勻？宇宙是從何處開始偏離其均勻分布的，即星系、行星、包括我們?nèi)祟愂菑暮味鴣淼模?/p>

2014年，Starobinsky又因?yàn)樵谟钪姹q理論方面的前瞻性工作，同Alan Guth和Andrei Linde一起獲得了2014年的科維理天體物理學(xué)獎(jiǎng)。Sunyaev獲得過天文學(xué)界和與天體物理相關(guān)的物理學(xué)界的幾乎所有重要獎(jiǎng)項(xiàng)。比如2002年的Friedmann獎(jiǎng)，2003年的Gruber宇宙學(xué)獎(jiǎng)和Heineman天體物理學(xué)獎(jiǎng)，以及2008年的Crafoord獎(jiǎng)等。

獲獎(jiǎng)?wù)吆喗?/p>

Viatcheslav Mukhanov現(xiàn)任德國慕尼黑大學(xué)物理系主任，他最廣為人知的貢獻(xiàn)是宇宙結(jié)構(gòu)的量子起源理論。1981年，正在莫斯科列別捷夫物理研究所工作的Mukhanov與Gennady Chibisov合作研究Starobinsky首先提出的一個(gè)宇宙暴漲模型，就該模型中時(shí)空度規(guī)的標(biāo)量擾動，他們發(fā)現(xiàn)了產(chǎn)生機(jī)制。Mukhanov預(yù)言星系和星系團(tuán)都起源于最初的量子漲落，這個(gè)理論被眾多測量宇宙微波背景（CMB）溫度漲落的實(shí)驗(yàn)所證實(shí)。1985年，他進(jìn)一步發(fā)展了一個(gè)嚴(yán)格的理論框架，被許多暴漲模型用來描述密度擾動。

Alexei Starobinsky供職于俄羅斯科學(xué)院朗道理論物理研究所。他與Alan Guth和Andrei Linde一起被認(rèn)為是宇宙暴漲理論的先驅(qū)和領(lǐng)軍人物。1979年，他預(yù)言引力波應(yīng)該來自日后被稱之為暴漲的過程。Starobinsky隨后又提出了一個(gè)更加具體的宇宙暴漲模型，這個(gè)模型迄今為止仍是與觀測結(jié)果最為吻合的。Starobinsky發(fā)表了最早期計(jì)算“慢滾暴漲”模型中密度擾動的文章之一，這個(gè)模型被公認(rèn)為是最有成功希望的。而后，Starobinsky又提出了“隨機(jī)”暴漲的物理框架，這個(gè)模型不像先前的那些模型那樣理想化。

Rashid?Sunyaev現(xiàn)任德國普朗克天體物理研究中心主任和俄羅斯空間研究中心教授。他在物理宇宙學(xué)和高能天體物理學(xué)方面都做出過開創(chuàng)性貢獻(xiàn)。1970年，他和Yakov Zel’dovich一起預(yù)言了宇宙微波背景（CMB）聲波峰值的存在。這些聲波峰值可以認(rèn)為是在宇宙微波背景天空圖案中的組成部分，顯示了宇宙微波背景（CMB）的不均勻性。他們提出的Sunyaev-Zel’dovich效應(yīng)認(rèn)為宇宙微波背景（CMB）的亮度會在富星系團(tuán)的方向上減弱一些。這一發(fā)現(xiàn)使得星系團(tuán)成為觀測宇宙學(xué)的強(qiáng)大工具。而且實(shí)踐證明，這的確為測量遙遠(yuǎn)星系團(tuán)的豐度和運(yùn)動提供了我們現(xiàn)有的最佳工具。

其他相關(guān)科學(xué)家簡介

Gennady Chibisov 最出名的工作是在1981年與Mukhanov合作完成的關(guān)于宇宙密度擾動的量子漲落起源的研究， 這是暴漲宇宙學(xué)研究中最早強(qiáng)調(diào)密度漲落起源的計(jì)算工作。

Alan Guth 是最早提出暴漲宇宙學(xué)的學(xué)者之一。由于對暴漲的研究，Guth分別獲得了愛丁頓獎(jiǎng)?wù)拢?996年）、狄拉克獎(jiǎng)?wù)拢?002年）和科維理獎(jiǎng)（2014年）。

Andrei Linde 是最早提出暴漲宇宙學(xué)的學(xué)者之一，并修正了古斯的模型。他一直是宇宙學(xué)研究的領(lǐng)袖人物之一。

Yakov Zel’dovich 早年工作于物理化學(xué)領(lǐng)域，并提出了爆炸過程中氧化氮的生成機(jī)制，稱為Zel’dovich機(jī)制。1939年起，開始從事鈾裂變的研究，提出鏈?zhǔn)椒磻?yīng)理論。1943年開始參與蘇聯(lián)核武器研發(fā)，提出了氫彈的Zel’dovich-Sakharov構(gòu)型。而后預(yù)言了pi介子的貝塔衰變，預(yù)言了mu子催化。自1956年，開始研究天體物理和宇宙學(xué)。他第一個(gè)提出類星體來自于黑洞吸積盤，并且提出活動星系核的能量來自超大質(zhì)量黑洞。在恒星磁場起源方面提出“拉伸-扭轉(zhuǎn)-折疊”機(jī)制的磁流體發(fā)電機(jī)理論。在宇宙學(xué)領(lǐng)域提出引力物質(zhì)的Zel’dovich不穩(wěn)定性。1964年，Zel’dovich提出銀河系X射線源是雙星系統(tǒng)中的中子星或者黑洞的吸積過程產(chǎn)生的。同年他還提出了宇宙微波背景輻射的存在。1972年，他與Sunyaev預(yù)言了星系團(tuán)對宇宙微波背景輻射的影響，這一現(xiàn)象被命名為Sunyaev-Zel’dovich效應(yīng)，可以用來測量星系團(tuán)中物質(zhì)的分布和哈勃常數(shù)的數(shù)值等等。

關(guān)于狄拉克獎(jiǎng)

國際理論物理中心(ICTP)的狄拉克獎(jiǎng)?wù)掠?985年首次發(fā)獎(jiǎng)，目的在于紀(jì)念其忠實(shí)的朋友、二十世紀(jì)最偉大的物理學(xué)家之一——P.A.M.狄拉克(Dirac)。獎(jiǎng)?wù)掠诿磕?月8日狄拉克的生日頒發(fā)，授予對理論物理學(xué)做出過有重大意義貢獻(xiàn)的理論物理學(xué)家。頒獎(jiǎng)典禮將在當(dāng)年晚些時(shí)候進(jìn)行，屆時(shí)三位獲獎(jiǎng)?wù)邥退麄兊墓ぷ靼l(fā)表演講。

ICTP掛出的歷屆狄拉克獎(jiǎng)得主名單

主要編譯來源

[1]?https://www.ictp.it/about-ictp/media-centre/news/2019/8/dirac-medal.aspx

[2] https://www.wikipedia.org

[3]?https://www.iau.org/news/pressreleases/detail/iau1304/

致謝：感謝清華大學(xué)物理系樓宇慶教授對本文的審校。

END

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