「宇宙大爆炸」證明者去世!發(fā)現(xiàn)宇宙背景輻射獲諾貝爾獎,享年90歲
諾貝爾物理學(xué)獎獲得者、證明了宇宙大爆炸理論的美國物理學(xué)家和射電天文學(xué)家Arno Allan Penzias,于周一在舊金山辭世,享年90歲。
對此,同在貝爾實(shí)驗(yàn)室工作過的圖靈獎得主Yann LeCun,也發(fā)文表達(dá)了悼念之情。
物理學(xué)和天文學(xué)泰斗
Arno Allan Penzias畢業(yè)于哥倫比亞大學(xué),1962年獲得物理學(xué)博士學(xué)位。
1975年,Penzias當(dāng)選為美國藝術(shù)與科學(xué)院和美國國家科學(xué)院院士。
在AT&T貝爾實(shí)驗(yàn)室工作期間,Penzias與 Robert Woodrow Wilson共同發(fā)現(xiàn)了宇宙微波背景輻射,——140億年前宇宙大爆炸的證據(jù)。
憑借這個驚人的發(fā)現(xiàn),Arno Penzias與Robert Woodrow Wilson共同獲得了1978年諾貝爾物理學(xué)獎。
宇宙大爆炸理論作為宇宙起源和演化的解釋,現(xiàn)在已經(jīng)被我們廣泛接受。
但在Penzias與Wilson發(fā)表這項(xiàng)觀測成果之前,學(xué)界分為大爆炸理論與穩(wěn)態(tài)理論兩派,互相爭論。
穩(wěn)態(tài)理論認(rèn)為宇宙是靜態(tài)的、永恒的,不斷向無限空間擴(kuò)展,同時生成新物質(zhì)來填補(bǔ)空間的空缺。
最終,Penzias與Wilson的發(fā)現(xiàn)為這場辯論畫上了句號。
不過,這個偉大的諾貝爾物理學(xué)獎發(fā)現(xiàn),卻來自于另外一個目的完全不同的調(diào)查研究。
鳥屎中的宇宙真相
1961年,Penzias博士加入了位于新澤西州霍姆代爾(Holmdel, N.J.)的AT&T貝爾實(shí)驗(yàn)室(Bell Labs),
研究基地有AT&T新開發(fā)的衛(wèi)星通信天線,名為霍爾姆德爾號角天線(Holmdel Horn),Penzias意識到可以利用這個天線作為無線電望遠(yuǎn)鏡來進(jìn)行宇宙測量。
Penzias在2004年接受諾貝爾基金會采訪時表示,自己最初的想法是以一種前人未曾有過的方式來研究銀河系。
1964年,他與Wilson博士合作利用這臺天線,目標(biāo)之一是通過精確測量幾個亮度較高的天體,來推動無線電天文學(xué)這一新興領(lǐng)域的發(fā)展。
然而在研究過程中,Penzias和Wilson一直被一種莫名其妙的噪音(嘶嘶聲)所困擾。
為此,兩人對天線的電路進(jìn)行了極其細(xì)致的檢查(《紐約時報》描述為「嚴(yán)格程度堪比載人航天器的準(zhǔn)備工作」),——但那份神秘的背景噪音仍然存在。
他們花了好幾個月的時間,排除了一系列可能的干擾因素,甚至包括了鴿子。
Wilson博士回憶道,鴿子在天線的狹窄端部筑巢,留下了排泄物(Penzias稱之為「白色的絕緣材料」),「我們當(dāng)時不確定鴿子的排泄物是否會產(chǎn)生輻射。」
于是,他們爬上天線把鳥屎清理干凈,——但噪聲依舊沒有消除。
最終,竟然是Penzias喜歡打電話的習(xí)慣,為研究帶來了意外的突破。
對此Wilson博士表示,「他在電話公司工作真是再合適不過,因?yàn)樗娴暮芟矚g用電話」。
1965年1月,Penzias博士致電了另一位無線電天文學(xué)家Bernard Burke,并提到了那個令人費(fèi)解的嘶嘶聲。
Burke博士建議Penzias聯(lián)系普林斯頓的一位物理學(xué)家,——他一直在嘗試證明大爆炸留下了宇宙輻射的證據(jù)。
普林斯頓的科學(xué)家們對于Penzias和Wilson的發(fā)現(xiàn)表示出濃厚的興趣,他們隨后拜訪了二人,共同將這個發(fā)現(xiàn)與大爆炸理論聯(lián)系起來。
1965年,他們將理論和觀測結(jié)合,發(fā)表了一系列論文。
Penzias被授予1978年諾貝爾物理學(xué)獎
物理學(xué)家們曾預(yù)言,從大爆炸遺留下來的輻射可能充斥于四面八方,——而Penzias發(fā)現(xiàn)的背景噪音正是宇宙的回聲,它證明了宇宙并非是永恒不變的,而是從一個熾熱的原始大火球開始,留下了遍布整個宇宙的背景輻射。
Penzias博士表示,這一發(fā)現(xiàn)極大地激發(fā)了他對天文學(xué)的熱情。他和Wilson博士后來還發(fā)現(xiàn)了星際云中數(shù)十種分子(星際云是新恒星形成的地方)。
費(fèi)城圣約瑟夫大學(xué)( St. Joseph’s University in Philadelphia)的物理學(xué)家Paul Halpern在一次電話采訪中評價道,「他們的發(fā)現(xiàn)是一個轉(zhuǎn)折點(diǎn),標(biāo)志著宇宙學(xué)從一個以哲學(xué)為主、觀測數(shù)據(jù)稀少的時期,進(jìn)入了一個觀測宇宙學(xué)的黃金時代?!?/span>
這一發(fā)現(xiàn)為我們探索現(xiàn)實(shí)本質(zhì)打開了一扇窗,——這一切都緣起于60年前兩位年輕物理學(xué)家偶然捕捉到的那陣令人不解的電波噪聲。
傳奇的一生
Arno Allan Penzias于1933年4月26日在慕尼黑出生,他的猶太父母是 Karl 和 Justine (Eisenreich) Penzias。他出生的那天,正是德國秘密警察蓋世太保成立的日子。
他的父親是一名皮革批發(fā)商,他的母親在1932年從羅馬天主教改宗為猶太教,負(fù)責(zé)家庭事務(wù)。
1938年秋天,Penzias一家被捕,并被送上了開往波蘭的驅(qū)逐列車。
幸運(yùn)的是,在列車抵達(dá)邊境之前,波蘭已經(jīng)停止接收猶太人,列車只得返回慕尼黑。
1939年春末,6歲的Arno Penzias和他5歲的弟弟Gunter被送上了一列前往英格蘭的列車,作為英國救援行動Kindertransport的一部分,約1萬名兒童被帶到了英格蘭。
母親囑咐Arno要照看好他的弟弟?!钢钡胶芏嗄旰笪也乓庾R到,她不確定是否還能再見到我們。」
Gunter Penzias回憶說:「我們每人都收到了一大盒巧克力。我在火車上睡著了,我的巧克力被偷了。因此Arno就和我分享了他的巧克力?!?/span>
1940年全家移居到了紐約市,在布朗克斯,父母找到了公寓樓管理員的工作。
Penzias畢業(yè)于布魯克林技術(shù)高中,他在1984年接受《紐約客》采訪時表示,自己當(dāng)時似乎是無意中走進(jìn)了化學(xué)領(lǐng)域。
1951年,他入學(xué)紐約市立學(xué)院,原打算主修化學(xué),但很快發(fā)現(xiàn)課程中沒有多少新東西。
此時,一位教授向他保證物理學(xué)家也能有穩(wěn)定收入,他于是轉(zhuǎn)而攻讀物理學(xué),并于1954年順利畢業(yè)。
同年,他與亨特學(xué)院的學(xué)生Anne Barras結(jié)為連理。
Penzias曾在軍隊(duì)信號隊(duì)服役兩年,并擔(dān)任雷達(dá)軍官,之后,他進(jìn)入哥倫比亞大學(xué)深造,先后獲得了物理學(xué)碩士和博士學(xué)位。
1961年,Penzias加入了貝爾實(shí)驗(yàn)室,在霍爾姆德爾的無線電研究組工作,他在貝爾實(shí)驗(yàn)室效力了近40年,其中14年作為研究副總裁。
Penzias的興趣不僅僅局限于科學(xué),還廣泛涉獵商業(yè)、藝術(shù)、技術(shù)和政治領(lǐng)域。
1992年,霍爾姆德爾號角天線的接收器和校準(zhǔn)設(shè)備被捐贈給慕尼黑的德國博物館(Deutsches Museum),成為永久展覽。
2024年1月22日,Penzias博士因阿爾茨海默病的并發(fā)癥去世,享年90歲。