2019年諾貝爾物理學(xué)獎頒給了天體物理學(xué)的兩個不同領(lǐng)域，獎項公布后，不少人以為這是強行“合表”。其實，在諾貝爾物理學(xué)獎一百多年的歷史上，合表并不少見，難道都是強行合在一起的？
劉欣偉 撰稿
2019年諾貝爾物理學(xué)獎的一半頒給了美國物理學(xué)家詹姆斯·皮布爾斯，表彰他“在物理宇宙學(xué)上的理論發(fā)現(xiàn)”。另一半則頒給了兩位曾是師生的瑞士天體物理學(xué)家米歇爾·馬約爾和迪迪埃·奎洛茲，因“發(fā)現(xiàn)圍繞太陽型恒星運行的系外行星”而獲獎。物理宇宙學(xué)和系外行星的發(fā)現(xiàn)看似是兩個不同的領(lǐng)域，讓人有種諾貝爾獎強行讓三個人“同桌”的感覺。諾獎委員會還強行四舍五入，獲獎理由是“他們對理解宇宙演化和地球在宇宙中的位置所做出的貢獻”。事實上，在諾貝爾獎（物理獎）100年的歷史中，確實出現(xiàn)過很多獎項，獲獎?wù)邅碜圆煌念I(lǐng)域，但結(jié)果卻暗含關(guān)聯(lián)。
兩人因一人發(fā)現(xiàn)獲三項大獎
1903 年的諾貝爾物理學(xué)獎不能算是拼湊起來的，但獲獎理由也很有趣。1903 年諾貝爾物理學(xué)獎的一半獎金授予了法國物理學(xué)家亨利·貝克勒爾，以表彰他發(fā)現(xiàn)天然放射性。另一半獎金則授予了居里夫婦皮埃爾和瑪麗·居里，以表彰他們“在貝克勒爾教授發(fā)現(xiàn)的輻射現(xiàn)象的聯(lián)合研究中做出了杰出貢獻”。
亨利·貝克勒爾（1852-1908）丨來源：諾貝爾獎
貝克勒爾拍攝了第一張鈾鹽放射性污染的照片。來源：維基
顯然，他們兩人都是因放射性研究而獲獎，但如果按照通常的思路，即獎勵開創(chuàng)性的研究，那么貝克勒爾一人就應(yīng)該獲獎。或者應(yīng)該加上英國物理學(xué)家盧瑟福，他解釋了放射性的本質(zhì)，即同位素自發(fā)地從不穩(wěn)定的原子核中輻射出來，衰變成另一種同位素，并首次提出了半衰期的概念。這一杰出成就使他獲得了1908年的諾貝爾化學(xué)獎。
1896年，X射線被發(fā)現(xiàn)后不久，貝克勒爾正在研究哪些熒光物質(zhì)可以產(chǎn)生X射線。一次偶然的機會，他得到了一張被放射性鈾鹽污染的膠片，這讓他意識到有一種輻射與X射線不同，但穿透力強，而且是自發(fā)的。他的這一偶然發(fā)現(xiàn)，是人類歷史上第一次發(fā)現(xiàn)原子核可以發(fā)射輻射，從而開創(chuàng)了一個新領(lǐng)域——核物理學(xué)。
居里夫婦對放射性研究的貢獻，首先是改進了實驗方法。他們在得知貝克勒爾的工作后，便開始了研究。最初，他們只是重復(fù)貝克勒爾的實驗，但使用的實驗設(shè)備是皮埃爾和弟弟雅克（居里）制造的石英晶體壓電天平，大大提高了實驗的精度。居里夫人在試驗了大量的礦物和化學(xué)物質(zhì)后，認(rèn)為元素自發(fā)輻射應(yīng)該是一種普遍現(xiàn)象，并開始尋找新的放射性物質(zhì)。
居里夫人和他的妻子（居里夫人，1859-1906；瑪麗·居里夫人，娘家姓，1867-1934）丨來源：連線
居里夫婦更重要的貢獻是對復(fù)雜的瀝青鈾礦進行了提取、分離和提純，并在沉積物中發(fā)現(xiàn)了一種新元素，將其命名為釙（以紀(jì)念居里的祖國波蘭），隨后又發(fā)現(xiàn)了鐳，并對其進行了進一步提純，最終從8噸礦渣中提取出了0.1克純鐳。這一貢獻讓她獲得了1911年的諾貝爾化學(xué)獎（1906年皮埃爾因車禍去世）。之后，居里夫人帶領(lǐng)她的學(xué)生（包括她的女兒和女婿）繼續(xù)進行這項研究。居里夫人最終因長期受到輻射而患上重病，在遭受長期折磨后去世。
從目前諾獎“排隊”的現(xiàn)狀來看，一個人在同一領(lǐng)域同時獲得物理學(xué)獎和化學(xué)獎的可能性不大。但如果居里夫人能獲得兩項諾貝爾獎，或許她能獲得和平獎。第一次世界大戰(zhàn)期間，居里夫人發(fā)明了移動式X光機，自學(xué)并教授放射醫(yī)學(xué)知識和技能，并建立了法國第一家軍用放射中心。作為放射醫(yī)學(xué)的先驅(qū)，她為戰(zhàn)爭和波蘭的獨立解放做出了杰出貢獻。雖然后人編造了許多故事來抬高或貶低居里夫人，但她艱苦卓絕的精神仍然是后人的榜樣。
第一次世界大戰(zhàn)期間，法國軍隊使用的居里夫人的輻射車被稱為“小居里”。
這份獎項并不能體現(xiàn)兩人之間的關(guān)系
1927 年物理學(xué)獎頒給了兩個截然不同的成就。獎金的一半頒給了美國物理學(xué)家康普頓（），因為他“發(fā)現(xiàn)了以他的名字命名的效應(yīng)”——康普頓效應(yīng)。另一半頒給了英國核物理學(xué)先驅(qū)威爾遜（CRT），因為他“利用蒸汽凝結(jié)使帶電粒子的軌跡可見”。
康普頓散射實驗是物理學(xué)史上經(jīng)典實驗之一。當(dāng)X射線或伽馬射線散射電子時，散射出的射線不僅有原來的波長，還有波長更長的射線，兩者的波長差與散射角度有關(guān)，這種現(xiàn)象被稱為康普頓效應(yīng)。其實，這種現(xiàn)象并不是康普頓首先觀察到的，早在1904年，英國物理學(xué)家A.S.伊夫就在伽馬射線中發(fā)現(xiàn)了康普頓效應(yīng)的跡象，但那時伽馬射線才剛剛被發(fā)現(xiàn)，對其性質(zhì)還完全不了解。
1919年，康普頓來到卡文迪什實驗室研究伽馬射線，他用高超的實驗技術(shù)測量了伽馬射線的波長，發(fā)現(xiàn)散射后波長變長。后來，他也發(fā)現(xiàn)X射線也有同樣的現(xiàn)象。雖然實驗做得很好，但一直很難從理論上解釋這種現(xiàn)象。為此，康普頓也提出了一些基于經(jīng)典物理的模型，但這些解釋并不完善。
康普頓散射模型公式 | 來源：
1922年，康普頓利用光量子模型，僅依靠物理學(xué)中最基本的兩個守恒定律——動量守恒定律和能量守恒定律，推導(dǎo)出一個相當(dāng)簡單的方程。散射后波長的增加，其實是入射光子的一部分能量被轉(zhuǎn)移給了電子。這一解釋直接呈現(xiàn)了輻射的量子本質(zhì)，首次直接證實了愛因斯坦從光電效應(yīng)中提出的光量子假說。伽馬射線等電磁輻射也可以描述為光子，光子不僅具有能量，還具有動量。
在物理學(xué)發(fā)展史上，光電效應(yīng)占據(jù)了非常重要的地位，而康普頓效應(yīng)則更進了一步，為理解光的波粒二象性和物質(zhì)波假說提供了令人信服的證據(jù)，也為量子力學(xué)的發(fā)展提供了進一步的實驗基礎(chǔ)。（今天仍有很多疑問，相關(guān)內(nèi)容見《康普頓散射的新進展》）
康普頓（H.，1892-1962）丨來源：
值得一提的是，康普頓的學(xué)生、華裔物理學(xué)家吳有訓(xùn)在散射實驗中做出了許多貢獻，證實了康普頓效應(yīng)的普適性。另一位華裔物理學(xué)家趙忠堯在康普頓散射實驗中首次發(fā)現(xiàn)了正電子，可惜他們沒有獲得諾貝爾獎。（詳見本期《LIGO-Virgo發(fā)現(xiàn)所謂“不可能”黑洞 黑洞質(zhì)量禁區(qū)真的存在嗎？》）
今年諾貝爾獎的另一半獲獎成果其實和康普頓效應(yīng)有直接關(guān)系，威爾遜的貢獻是發(fā)明了云室，這是一種可以探測粒子軌跡的裝置，也是最早的帶電粒子探測器，所以又叫威爾遜云室。
威爾遜（CTR，1869-1959）丨來源：
這種裝置的發(fā)明，可以追溯到威爾遜在山中做觀測員的時候，他對太陽照射在山峰上的云朵上的奇特光學(xué)現(xiàn)象感到好奇，想在實驗室里模擬這個實驗。1895年，威爾遜在前人工作的基礎(chǔ)上，設(shè)計出一種能將蒸汽凝結(jié)成云的裝置，這就是早期的云室。同時，他也意識到了前人留下的一個難題：為什么在空氣中沒有塵埃的情況下，不能產(chǎn)生云，是因為膨脹倍數(shù)不夠大。經(jīng)過精確測量除去塵埃后，他發(fā)現(xiàn)氣體中存在一定的凝結(jié)核，尺寸不超過一個分子，云就是由這個凝結(jié)核變成可見的水滴而形成的，于是他推測凝結(jié)核是否是一個帶電原子。
當(dāng)時在卡文迪許實驗工作的威爾遜有機會使用早期的X射線管，他用X射線照射云室中的氣體，發(fā)現(xiàn)空氣在X射線下被電離，這正是他的導(dǎo)師湯姆遜（JJ）氣體電導(dǎo)理論得出的結(jié)論（該研究獲得了1906年的諾貝爾物理學(xué)獎）。
隨后的幾年里，威爾遜不斷改進實驗。1911年，他發(fā)明了威爾遜云室，利用蒸汽的絕熱膨脹，當(dāng)溫度下降時，會達到過飽和狀態(tài)。此時，如果有帶電粒子進入過飽和區(qū)，就會電離路徑上的氣體分子。這些離子可以作為凝結(jié)核，把水蒸氣凝結(jié)成可見的水滴，從而顯示出粒子的路徑，結(jié)果可以拍照。他發(fā)現(xiàn)了α和β粒子穿過云室的軌跡，證實了X射線具有粒子性質(zhì)。此后，云室成為研究核物理和粒子物理的有力實驗工具。
1932 年，美國物理學(xué)家卡爾·安德森利用云室拍攝到正電子的運動軌跡，發(fā)現(xiàn)了第一個反粒子，并因此獲得了 1936 年的諾貝爾物理學(xué)獎。另外，那一年的諾貝爾物理學(xué)獎似乎是“平分秋色”，另一半則頒給了奧地利裔美國物理學(xué)家赫斯，以表彰他發(fā)現(xiàn)了宇宙射線。但正電子是在宇宙射線中發(fā)現(xiàn)的，兩者關(guān)系密切。
劍橋大學(xué)卡文迪什實驗室的威爾遜云室 | 來源：
威爾遜的工具和康普頓效應(yīng)到底有什么關(guān)系，導(dǎo)致兩人雙雙獲獎？其實，各種帶電粒子在散射時都會表現(xiàn)出康普頓效應(yīng)。1924年，康普頓和威爾遜分別利用云室發(fā)現(xiàn)了反沖電子的“魚跡”（威爾遜稱之為魚跡，因為反沖電子的軌跡形似魚），證明了反沖電子被X射線散射后的軌跡可以用量子理論來解釋。康普頓首次發(fā)表康普頓效應(yīng)論文時，引發(fā)了爭議，而云室中拍攝的電子軌跡照片很大程度上消除了當(dāng)時物理學(xué)家對康普頓效應(yīng)的懷疑。兩人共同獲得諾貝爾獎，實至名歸。
量子力學(xué)理論與實驗設(shè)計
1954年的諾貝爾物理學(xué)獎同樣由兩人分享。一位是德國數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家馬克斯·玻恩，因在量子力學(xué)方面的基礎(chǔ)性研究，特別是波函數(shù)的統(tǒng)計詮釋而獲獎；另一位獲獎?wù)呤堑聡锢韺W(xué)家博思，因“提出巧合定律，以及隨后的發(fā)現(xiàn)”而獲獎。乍一看，似乎是兩個毫無關(guān)系的人一起獲獎，但其實，他們還是有共同之處的。
先說玻恩。玻恩是一位非凡的人物，是所有物理學(xué)家中數(shù)一數(shù)二的人物。他是量子力學(xué)的奠基人之一，在固體物理和光學(xué)方面成就斐然。而且，他是一位優(yōu)秀的教師，可以說是大師的大師教師（即他和他的學(xué)生都是大師的教師，這樣的教師包括索末菲、費米等。相關(guān)內(nèi)容見《天才與良心——那位犀利的物理學(xué)家泡利》）。玻恩是哥廷根物理學(xué)派的領(lǐng)袖，影響了一大批20世紀(jì)的物理學(xué)家，其中也包括許多中國物理學(xué)家。玻恩被美國科學(xué)史學(xué)家IB·科恩評價為“物理學(xué)家中的物理學(xué)家”，是典型的得獎?wù)呷舻貌坏街Z貝爾獎就會失望的例子。
馬克斯·玻恩（1882-1970）| 來源：
玻恩從1923年起致力于量子理論的研究，堪稱舊量子理論的破壞者。以玻爾原子模型為首的一批理論，創(chuàng)造了量子力學(xué)的早期輝煌，這些理論現(xiàn)在被稱為舊量子理論。然而，在20世紀(jì)20年代，舊量子理論已無法解釋新發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象，如氦原子光譜和反常塞曼效應(yīng)。
1925年，年輕的海森堡創(chuàng)新性地提出了量子力學(xué)的矩陣力學(xué)表述。當(dāng)時，海森堡可以說是玻恩的助手。玻恩發(fā)現(xiàn)這種表述形式與數(shù)學(xué)上的矩陣代數(shù)一致。他們二人與玻恩的學(xué)生約當(dāng)（）一起發(fā)表了一篇論文，用嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)學(xué)形式全面系統(tǒng)地闡述了海森堡前期的理論，正式宣告了矩陣力學(xué)的誕生。這項工作使海森堡獲得了1932年的諾貝爾獎。
后來，玻恩對量子力學(xué)的另一種形式——波力學(xué)做出了重要補充。他完善了波函數(shù)的物理意義諾貝爾物理學(xué)家合影，提出了波函數(shù)的概率解釋，成為波力學(xué)被廣泛接受的重要原因。提出波力學(xué)的奧地利物理學(xué)家薛定諤和英國物理學(xué)家狄拉克共同獲得了1933年的諾貝爾獎，玻恩再次無緣。
他之所以沒能和海森堡等人一同獲獎，最直接的解釋是，他在上世紀(jì) 30 年代只獲得過三次提名。當(dāng)時的物理學(xué)家低估了玻恩的貢獻，認(rèn)為他比不上海森堡和薛定諤的貢獻。玻恩本人也比較謙虛，他知道還有一批人不相信他的概率解釋，其中就包括愛因斯坦。其實，這體現(xiàn)了科學(xué)界的一種復(fù)雜性。在玻恩極力贊揚海森堡的同時，海森堡卻沒有給予同樣的贊揚，而是長期保持沉默。好在，玻恩最終獲得了諾貝爾獎，而他的得意門生若爾當(dāng)則永遠(yuǎn)與諾貝爾獎無緣。
1954年，獎金的另一半被分給了一項實驗技術(shù)。博特發(fā)明的符合法被用在探測電離輻射的粒子探測器上。新方法大大提高了計數(shù)效率。
博特（1891-1957） 圖片來源：諾貝爾獎
1908年，德國物理學(xué)家蓋革和英裔新西蘭物理學(xué)家馬斯登在盧瑟福指導(dǎo)下進行了蓋革—馬斯登實驗（金箔實驗），發(fā)明了能記錄帶電粒子數(shù)目的計數(shù)管。當(dāng)帶電粒子通過計數(shù)管時，里面的氣體就會電離而導(dǎo)電，產(chǎn)生脈沖信號。1924年，博特改進了實驗設(shè)計，把兩個計數(shù)管連接在一起，接入邏輯電路（符合電路）。如果兩個計數(shù)管中同時送入脈沖，則輸出信號表明該事件是由同一個粒子引起的，或者粒子運動足夠快，可以忽略兩個計數(shù)管之間的行進時間。這種方法就是符合計數(shù)法。
巧合法可用來選擇沿特定方向運動的粒子，因此在測量宇宙射線的研究中得到了廣泛的應(yīng)用，特別是在1930年前后的相關(guān)重要發(fā)現(xiàn)中得到了廣泛的應(yīng)用。此外，前面提到的康普頓獲得諾貝爾獎也是得益于博特的工作。博特和蓋革利用巧合法驗證了光子和反沖電子在康普頓散射過程中同時出現(xiàn)，能量和動量在每次碰撞中都守恒，而不僅僅是在統(tǒng)計意義上守恒。這對于量子力學(xué)的發(fā)展具有深遠(yuǎn)的意義，現(xiàn)在巧合法是量子光學(xué)領(lǐng)域常用的方法。
早期的蓋革計數(shù)器 | 圖片來源：CBS
為何他們二人會一起獲得諾貝爾獎？這肯定和量子力學(xué)的未來有關(guān)，雖然在外行看來這似乎有些牽強。其實，1955 年的物理學(xué)獎也頒給了“蘭姆位移”和“電子磁矩”兩個不同的發(fā)現(xiàn)留學(xué)之路，但最終它們都可以用同一個理論來解釋，即量子電動力學(xué)。
兩個方向
1978 年的物理學(xué)獎就是典型的強行拼湊，獎項頒發(fā)給了兩個截然不同的方向。獎金的一半頒給了蘇聯(lián)物理學(xué)家彼得·卡皮察，他因“低溫物理學(xué)領(lǐng)域的基礎(chǔ)發(fā)明和發(fā)現(xiàn)”而獲獎。另一半頒給了兩位美國工程師阿諾·彭齊亞斯和羅伯特·威爾遜，他們因發(fā)現(xiàn)宇宙微波背景輻射而獲獎。
低溫物理，簡單來說，就是研究物質(zhì)在低溫環(huán)境下特性的學(xué)科。一切物質(zhì)都是由不斷運動的原子和分子構(gòu)成，其溫度取決于“熱運動”的強度。當(dāng)溫度達到絕對零度時，熱運動就停止了。在極低溫條件下，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了物質(zhì)的許多不尋常的特性，比如超導(dǎo)性。1913年，荷蘭物理學(xué)家海克·昂內(nèi)斯因制出液氦，發(fā)現(xiàn)物質(zhì)超導(dǎo)性而獲得諾貝爾物理學(xué)獎，這也是該領(lǐng)域第一個諾貝爾獎。
透明容器中的液氦 | 圖片來源：
1934年，卡皮查設(shè)計出一種生產(chǎn)液氦的新裝置，這種裝置不需要用液氫冷卻就能產(chǎn)生大量的液氦，開創(chuàng)了低溫物理學(xué)的新紀(jì)元。卡皮查隨后進行了一系列液氦實驗，發(fā)現(xiàn)了液氦的超流動性——在絕對零度以上約2開爾文時，液體的粘度極低甚至消失。他的實驗證明，氦Ⅱ處于宏觀量子態(tài)，量子效應(yīng)起主導(dǎo)作用。后來，另一位蘇聯(lián)物理學(xué)家朗道從理論上解釋了超流體現(xiàn)象的成因，他因“開創(chuàng)了凝聚態(tài)特別是液氦的理論”而獲得1962年的諾貝爾物理學(xué)獎。
卡皮察（ПётрЛеонидович Капица, 1894-1984）丨來源：
朗道的貢獻讓他贏得了不止一次諾貝爾獎，而他更有可能在 1962 年獲獎，因為他在那年早些時候遭遇了車禍。諾貝爾獎不會頒發(fā)給已故的人——如果我們不頒給他，可能就太晚了！當(dāng)時還有另外兩位俄羅斯物理學(xué)家與朗道一起研究超導(dǎo)體和超流體，但他們直到 2003 年才獲得諾貝爾獎。
卡皮查是一位物理學(xué)大師，除了低溫物理，他還因?qū)姶艌龊透邷氐入x子體的研究而聞名，他也是蘇聯(lián)物理學(xué)的領(lǐng)軍人物，蘇聯(lián)科學(xué)院主席團成員，莫斯科物理技術(shù)學(xué)院（MFTI）的創(chuàng)始人之一。蘭道曾因政治原因被監(jiān)禁一年，正是卡皮查找到斯大林進行抗議和談判，最終蘭道被無罪釋放。
（左）和 | 圖片來源：.ru
1978 年諾貝爾物理學(xué)獎的另一半與 2019 年諾貝爾獎有關(guān)。1963 年，貝爾實驗室的兩位工程師彭齊亞斯和羅伯特·威爾遜將通訊衛(wèi)星的接收裝置改裝成射電望遠(yuǎn)鏡，用于接收來自宇宙的無線電波，這是現(xiàn)代天文學(xué)最重要的研究手段之一。他們在測量天線性能時發(fā)現(xiàn)了一個難以解釋的現(xiàn)象，無論天線通向何處，都會產(chǎn)生等效溫度為 3.5K 的噪聲。多余的溫度從何而來？他們嘗試排除各種干擾，發(fā)現(xiàn)是一對鴿子棲息在天線上，留下了大量鴿糞。他們一度以為這就是罪魁禍?zhǔn)祝謇碇笤肼曇琅f。經(jīng)過一年的折騰，他們意識到這應(yīng)該是一個新的發(fā)現(xiàn)。
威爾遜（.W.，1936-）（左）和彭齊亞斯（Arno A.，1933-）獲得諾貝爾獎后在天線旁合影。來源：
當(dāng)時普林斯頓大學(xué)天體物理學(xué)家 H. 迪克等人也在做相關(guān)工作，正是他向貝爾實驗室的兩個實驗室建議使用輻射計來尋找宇宙的微波背景，并提出了宇宙早期可能存在某種輻射的問題。當(dāng)彭齊亞斯聯(lián)系迪克時，迪克說：“我們搶先了一步”——他們兩個首先發(fā)現(xiàn)了宇宙微波背景輻射。
在大爆炸模型中，早期宇宙中充滿了高溫、致密的等離子體和輻射，隨著宇宙的膨脹，這些等離子體和輻射逐漸冷卻。當(dāng)冷卻到一定溫度時，質(zhì)子和電子結(jié)合成中性氫原子，宇宙開始變得透明。隨后光子開始在空間中自由移動，這個過程被稱為光子退耦。隨著空間的膨脹，能量越來越少，剩下的輻射已經(jīng)到達微波波段。這就是宇宙微波背景輻射，又稱遺跡輻射。
彭齊亞斯和威爾遜未能對這種輻射給出理論解釋，因此他們的發(fā)現(xiàn)也備受爭議。許多科學(xué)家認(rèn)為，預(yù)言宇宙微波背景輻射、奠定大爆炸模型基礎(chǔ)的拉爾夫、伽莫夫和赫爾曼應(yīng)該獲得諾貝爾獎。他們的理論誕生于20世紀(jì)40年代，雖然當(dāng)時并未受到廣泛關(guān)注，但后來人們意識到了它對宇宙學(xué)發(fā)展的重要性。
諾貝爾獎最好只有一個搭檔。2006年，兩位美國物理學(xué)家因發(fā)現(xiàn)微波背景輻射的黑體形式和各向異性而獲得諾貝爾獎，這再次將諾貝爾獎頒給了宇宙學(xué)領(lǐng)域。他們利用衛(wèi)星進行觀測，他們的工作在探索宇宙起源和將宇宙學(xué)發(fā)展為一門精確科學(xué)方面發(fā)揮了重要作用。
宇宙背景探測器 (COBE) 的成果讓約翰·C·馬瑟 (1946-) 和喬治·斯穆特 (1945-) 分享了 2006 年諾貝爾物理學(xué)獎。來源：NASA
2001 年發(fā)射的威爾金森微波各向異性探測器 (WMAP) 觀測到的宇宙微波背景輻射。來源：NASA
要說這門學(xué)科的理論發(fā)展，不能不提去年的諾貝爾獎得主詹姆斯·皮布爾斯。正是他對宇宙微波背景輻射做出了系統(tǒng)的理論解釋，描述了宇宙的演化。他不僅進行了數(shù)學(xué)推導(dǎo)，還緊密結(jié)合物理過程的分析，發(fā)展了一系列相關(guān)理論。目前關(guān)于已知物質(zhì)占5%，未知物質(zhì)和能量占95%的推測也源于他的理論，并得到了觀測實驗的證實。
2004年，皮布爾斯獲得首屆邵逸夫天文學(xué)獎，獎項評價為：“他為幾乎所有現(xiàn)代宇宙學(xué)研究奠定了基礎(chǔ)，無論是在理論上還是在觀測上，將一個高度推測的領(lǐng)域轉(zhuǎn)變?yōu)橐婚T精確的科學(xué)。”作為對宇宙學(xué)做出最大貢獻和創(chuàng)立學(xué)派的物理學(xué)家，諾貝爾獎頒給他絕對沒有任何爭議，只是讓人覺得兩個獎項與發(fā)現(xiàn)系外行星同時頒發(fā)。至于他為何沒有與前幾位獲獎?wù)咄瑫r獲獎，很容易猜到是因為當(dāng)時有那么多大人物，頒不頒給他還是個問題。
詹姆斯·皮布爾斯（1935-）| 來源：諾貝爾獎
以后還有拼湊嗎？
又到了 2009 年，這兩個領(lǐng)域走到了一起。一半的獎金頒給了美籍華裔物理學(xué)家高錕，以表彰他在“光纖傳輸領(lǐng)域的開創(chuàng)性成就”，另一半則頒給了加拿大裔美國物理學(xué)家羅伯特·波義爾和 E·史密斯，以表彰他們發(fā)明了半導(dǎo)體成像設(shè)備 CCD 傳感器。
這兩項成果與我們今天的生活更接近，光纖上網(wǎng)和數(shù)碼相機已普及大眾，為今天的信息社會奠定了基礎(chǔ)，它們分別獲獎也合情合理，如果非要找出聯(lián)系，那一定與光學(xué)有關(guān)。然而史密斯和波義爾在開發(fā)CCD時，只是想做成電子儲存裝置，并沒有想到要用它來成像。因此，真正用CCD成像的貝爾實驗室的I.和波義爾聲稱他們應(yīng)該獲得諾貝爾獎，他們進一步發(fā)展了CCD在數(shù)碼相機上的應(yīng)用。
諾獎不斷妥協(xié)，顯而易見。諾獎頒給最有獨創(chuàng)性的人，既然不能給四個人，那不如湊一對。其實，2018 年的物理學(xué)獎也有拼湊的痕跡。雖然同屬激光領(lǐng)域，但一個是光鑷（相關(guān)內(nèi)容見《誰能控制你的基因？》），一個是激光放大（相關(guān)內(nèi)容見《跟媽媽講諾獎：2018 年物理學(xué)獎的啁啾是什么？| 小毛巾沙龍》），一個是弱光，一個是強光，是完全不同的兩個方向。
關(guān)于2019年諾貝爾獎的另一半，系外行星的發(fā)現(xiàn)，還有一個有趣的問題。米歇爾·馬約爾和迪迪埃·奎洛茲采用了徑向速度探測的方法，即觀察恒星和行星因引力作用遠(yuǎn)離（紅移）或接近（藍移）地球，并根據(jù)光譜的周期性變化發(fā)現(xiàn)恒星的位置。他們的方法開辟了一個新的研究領(lǐng)域，他們應(yīng)該獲得諾貝爾獎。2009年諾貝爾獎的貢獻在天文觀測中發(fā)揮了非常重要的作用。光纖是光學(xué)天文望遠(yuǎn)鏡的基本工具，可以完美地將星光引導(dǎo)到光譜儀中。CCD增加了設(shè)備對光的靈敏度。俗話說，工欲善其事，必先利其器。他們還使用了更先進的計算機來處理數(shù)據(jù)，最終發(fā)現(xiàn)了第一顆系外行星。
徑向速度法示意圖 | 圖片來源：諾貝爾獎
還有一位天文學(xué)家在系外行星的發(fā)現(xiàn)方面做出了杰出貢獻，他也應(yīng)該是諾貝爾獎的有力競爭者。美國天文學(xué)家馬西因開創(chuàng)了凌日法而聞名——根據(jù)行星在恒星前運行的光變曲線的周期性變化來發(fā)現(xiàn)恒星。這種方法在系外行星搜索競賽的早期階段占據(jù)了主導(dǎo)地位，他一人就發(fā)現(xiàn)了最初發(fā)現(xiàn)的 100 顆系外行星中的 70 顆。
凌日法示意圖 | 圖片來源：NASA
然而 2015 年，馬西因性騷擾指控名譽掃地，最終只有他的兩位同事獲獎。因此可以推斷，諾獎??委員會發(fā)現(xiàn)只差一個，就趕緊把獎頒給了皮布爾斯，皆大歡喜。而且皮布爾斯一直是該獎的有力候選人，多年來一直是亞軍。他們一起幫助我們理解了宇宙的演化，對我們在宇宙中的位置有了新的認(rèn)識。因此，雖然看起來兩個獎項一起頒發(fā)，被認(rèn)為有點意外，但其實也在情理之中。
上次獲得兩個獎項是多年來的，近年來會有更多的組合？將她與另一個方向配對。
最后，我想為那些希望將來贏得獎項的人做幾句話：諾貝爾獎一直有爭議了一百年，只有在長壽的情況下，您才能成功。
參考
Guo , Shen . Nobel Prize in , 1901-2010[M]. : Press, 2012.
A. X射線作為[J]，1961，29（12）：817-820。
Hou Yude和諾貝爾獎[J]。
Guo 。
在2019年的諾貝爾獎上，還有一顆太陽能明星，諾貝爾。
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