2011年諾貝爾物理學獎

2011年諾貝爾物理學獎

2011年諾貝爾物理學獎於台北時間2011年10月4日揭曉,美國加州大學伯克利分校天體物理學家薩爾·波爾馬特美國/澳大利亞物理學家布萊恩·施密特以及美國科學家亞當·里斯獲得2011年諾貝爾物理學獎。

基本介紹

名單,獲獎原因,背景意義,

名單

一半獎金歸屬薩爾·波爾馬特(Saul Perlmutter) ,另外一半獎金由布萊恩-斯密特(Brian P. Schmidt) 和 亞當-賴斯(Adam G. Riess)平分。

獲獎原因

瑞典皇家科學院授予這三人獎項的原因是他們“通過觀測遙遠超新星發現宇宙的加速膨脹”。

背景意義

1929年美國天文學家哈勃首先發現了星體間距離不斷增加變大的現象並提出宇宙膨脹理論,這一發現直接導致俄裔美國天體物理學家伽莫夫的“宇宙大爆炸理論”,他認為,我們的宇宙誕生於約137±2億年的一次大爆炸,星系天體的退行原因正是這次宇宙大爆炸的衝力導致的。
從此之後天體物理學界一直都認為宇宙是在以一個恆定的速度膨脹,直到這三位科學家於1998向外公布:宇宙的膨脹速度不是恆定的更不是越來越慢而是不斷加速即越來越快。這可是一個石破驚天的發現,這個結果的出現直接撼動整個天體、物理學界,根據牛頓萬有引力定律,宇宙大爆炸所產生的衝力在引力的作用下和牽制下,星系天體的退行速度應該漸於趨緩直至穩定平衡,可是這三位科學家的發現卻與牛頓萬有引力定律相互矛盾,如何解決、詮釋這二者之間的矛盾呢?物理學家們認為只有一種可能,那就是宇宙之中存在著一種與引力作用方向相反(反引力作用力)、至今人類還沒有發現的神秘力量!物理學界把這種與引力作用方向相反、至今人類還未知的、神秘作用力稱之為“暗能量”,並且認為,正是這種“暗能量”推動星系天體快速膨脹退行。
其實早在1915年愛因斯坦場方程就預言了這種力的存在性,方程推導如下:
R_uv-1/2*R*g_uv=κ*T_uv
(Rμν-(1/2)gμνR=8GπTμν/(c*c*c*c)-gμν)
方程中的R_uv為里契張量其物理意義是在表示空間的彎曲狀況。T_uv為能量-動量張量,其物理意義是在表示物質分布和運動狀況。g_uv為度規,係數κ可由低速的牛頓理論確定。“_”表示下標,“^”後字母為上標。
這個公式翻譯成語言文字就是:空間物質的能量-動量(T_uv)分布=空間的彎曲狀況(R_uv)
從數學上解這個方程後這個方程就可以轉換為以下這種形式:
ds^2=Adt^2+Bdr^2+Cdθ^2+Ddφ^2
式中A,B,C,D為度規g_uv分量。
為了簡潔方便,通常讓T_uv等於0,對於對稱、靜止的真空外部狀態則另有一解。
若把宇宙常數項添加到方程式中後的愛因斯坦場方程就變為了:
R_uv-1/2*R*g_uv+∧*g_uv=κ*T_uv
其中方程式中的∧*g_uv則表示宇宙項,方程式中的“∧”則就是宇宙常數,現代物理學中一般把宇宙常數理解為真空狀態。
如果我們單從數學形式上理解上面的愛因斯坦的場方程也可得出以下這種形式:
ds^2=Adt^2+Bdr^2+Cdθ^2+Ddφ^2
其中方程式中的A,B,C,D表示為:度規g_uv的分量。
方程式中的ds則表示空間彎曲的程度量,由於考慮到4維空間與時間的特殊關係,ds則是一個變數。
假若我們不去添加宇宙項時,ds和時間成正比關係,此時的宇宙就表現為一種膨脹狀態;如果我們添加了宇宙項當∧值恰當後,ds脫離與時間變化關係,此時的宇宙就表現為一種穩定狀態。
如果我們把宇宙常數項從方程式左邊移項到方程式的右邊,這樣這也可以並不違背數學原理,推導、變換後的方程就成為如下的形式:
R_uv-1/2*R*g_uv=κ*T_uv-∧*g_uv
這其實就得到一個二階偏微分方程的負解,即方程式中∧項是一個負值,由於這個負值的宇宙項平衡了常規物質的引力作用,所以可以得到一個宇宙穩定的方程解。
這則意味著,只有當真空中具有一種能抵消或平衡常規物質產生的引力的“反引力”作用後,宇宙才會處於一種穩定、有序狀態。
愛因斯坦的這一理論預言就包含愛因斯坦本人和當時的主流物理學界都無法接受和認可,在這大約一個世紀裡,愛因斯坦理論所預言的這種可以抵消或平衡常規物質產生的引力的“反引力”作用即與引力作用方向相反的作用力,成為主流物理學的禁地同時也被排斥在主流物理學之外而無人問津。
2011年諾貝爾物理學獎的公布和頒發,將意味著物理學界正式承認並接納,“暗能量”為物理學中的一個基本概念,同時也就意味著:物理學界正式承認並接納宇宙之中存在著一種與引力作用方向相反、至今還沒被人類發現的未知力量這一事實。
也就是說自2011起,物理學界正式接納“暗能量”為科學概念、“反引力”為客觀事實!
2011年以前,“反引力”被排除在主流科學之外還被冠以偽科學之名分,2011年之後關於“反引力”的研究就名正言順成為科學研究,反“反引力”則被視之為偽科學!
2011年諾貝爾物理學獎的公布和頒發,也就為下一個諾貝爾獎“反引力”的發現以及“反引力”技術研發奠定了一定的基礎!我們國人應該向此研究方向轉變和轉化……不久的將來,我們國人也許會在此領域、此方向突破科學零結果、突破諾獎零結果…

相關詞條

熱門詞條

聯絡我們