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科学与生活
今天（2019年10月8日）的《自然》(Nature) 杂志网站刊登了一篇新闻，题目是“Physics Nobel goes to exoplanet and cosmology pioneers（诺贝尔物理学奖授予系外行星和宇宙学先驱）”副标题是“Michel Mayor and Didier Queloz, who discovered the first extrasolar planet orbiting a Sun-like star, share award with theoretical cosmologist James Peebles.(发现第一颗围绕太阳系恒星运行的太阳系外行星的米歇尔·马约尔和迪迪埃·奎洛兹与理论宇宙学家詹姆斯·皮布尔斯分享了奖项）。”
文章的第一部分介绍了米歇尔·马约尔和迪迪埃·奎洛兹的科研业绩，第二部分介绍了另一位今年诺贝尔物理奖得主詹姆斯·皮布尔斯。先摘译部分内容：
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皮布尔斯（Peebles）的理论使宇宙学家能够理解宇宙微波背景（Cosmic Microwave Background - CMB），物理学家从中汲取了关于宇宙起源的大部分知识。
斯德哥尔摩大学分子物理学家，2019年诺贝尔奖主席马特·拉森在物理学委员会宣布获奖时说：“如果不是詹姆斯·皮布尔斯（James Peebles）的理论发现，那么过去20年对这种辐射进行的出色的高精度测量几乎不会告诉我们任何事情。”
巴黎天体物理学研究所的天体物理学家弗朗索瓦·布切特（François Bouchet）说：“这是一个当之无愧的殊荣。”他说，皮布尔斯在宇宙学的几乎所有分支上都留下了自己的印记，通过扎根于物理学的计算，使它在合理的基础上得到了体现。特别是在1970年[1]，皮布尔斯是CMB形状的先驱。布切特是欧洲航天局的普朗克巡天任务的首席研究员，该任务在这十年中已经完成了CMB天空迄今为止最精确的制图。
皮布尔斯帮助开发了宇宙演化的模型，称为“冷暗物质”理论，该理论描述了宇宙从热的，稠密的开始膨胀和冷却时如何形成宇宙结构。再加上后来有关暗能量的神秘力量的想法，这已成为现代宇宙学的标准框架。[2]
尽管尚不清楚暗物质的确切性质，但对宇宙的一些高精度测量为这种理论提供了支持-其中包括对CMB的研究以及横跨大片天空的星系的制图。假说表明，如果暗物质由亚原子颗粒组成，则它们必须是块状的且运动相对较慢。现在，观测已基本排除了模型，在该模型中，较轻但运动更快的粒子将主导暗物质。
欧洲普朗克和其他项目发现了皮布尔斯预测的CMB功能。天体物理学家拉希德·桑尼亚耶夫（Rashid Sunyaev）说：“这些都是在天空中-它们确实存在，而不仅仅是理论。”他是1970年进行过类似计算的苏联天体物理学家之一，现在就职于德国Garching的马克斯·普朗克天体物理学研究所。
这篇新闻附了参考文献，见[1]。
宇宙微波背景观测是天文界的一个老话题。从1941年起就有人开始研究和观测。
1964年阿诺·彭齐亚斯（Arno Penzias）和罗伯特·威尔逊（Robert Wilson）用通讯卫星设计的天线，接收到了来自天空的均匀、且不随时间变化的讯号。1965年，他们二人在《天体物理学报》上发表了题为《在4080兆赫上额外天线温度的测量》的论文，见右图。而另一些科学家：迪克、皮布尔斯、劳尔和威尔金森在同一期杂志上以《宇宙黑体辐射》为标题发表了一篇论文，对这个发现给出了正确的解释，即：这个额外的辐射就是宇宙微波背景辐射，见左图。
1978年诺贝尔物理奖的一半颁给了美国学者阿诺·彭齐亚斯和罗伯特·威尔逊，奖给他们对“for their discovery of cosmic microwave background radiation（发现宇宙微波背景辐射）”所做的贡献。
另外，2006年诺贝尔物理奖颁给了美国学者约翰·马瑟和乔治·斯穆特，奖给他们对“for their discovery of the blackbody form and anisotropy of the cosmic microwave background radiation（发现宇宙微波背景辐射的黑体形式和各向异性）”所做的贡献。
人们认为文献[1]是讨论宇宙微波背景下各向异性的密度不均匀性的基础论文。论文的共同作者是 J. T. Yu。
Yu 当时是 NASA 的 Goddard Institute for Space Studies（戈达德太空研究所）的NAS-NRC Postdoctoral Research Associate（博士后研究助理）。
皮布尔斯在他的回忆录中[3]提到了Yu。他说：“当我们介绍使用功率谱和球谐展开时，Jer Yu和我拥有可编程计算机的巨大优势”(p14)。
“我的第一个研究生 Jer Yu 来自香港，后来回到了香港城市大学。他曾是密歇根大学的一名本科生，在那里他遇到了当时的研究生 David Wilkinson。戴夫（Dave）于1963年去了普林斯顿大学物理系成为一名讲师，杰尔（Jer）于1964年以研究生身份去了那儿，戴夫（Dave）将他介绍给我，而我则指导杰尔（Jer）研究阿贝尔星团的聚类程度。我们发现了显着的位置相关性（Yu ＆ Peebles 1969），但我担心整个天空采样不均的可能影响”。
按此推算 Yu 今年应该有70多岁了。他听到当年的导师获得诺贝尔物理学奖时，也会一样开心，也会为他当年的工作骄傲。
[1] Peebles, P. J. E. & Yu, J. T. PRIMEVAL ADIABATIC PERTURBATION IN AN EXPANDING UNIVERSE（扩展宇宙中的主要绝热扰动）Astrophys. J. 162, 815-836 (1970)
[2] Davide Castelvecchi. Big Bang telescope finale marks end of an era in cosmology. Nature 559, 455-456 (2018) doi: 10.1038/d41586-018-05788-5
[3] P.J.E. Peebles. Annual Review of Astronomy and Astrophysics Vol. 50:1-28 (2012)https://doi.org/10.1146/annurev-astro-081811-125526
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