諾貝爾獎是當代科學(xué)界的榮譽。自1970年開始,天文學(xué)不斷獲得諾貝爾物理學(xué)獎的青睞,更是在2019年、2020年連續(xù)兩年獲獎。這些獲獎天文項目往往開創(chuàng)了新的研究領(lǐng)域,帶給我們關(guān)于宇宙的全新知識。本書梳理獲得諾貝爾獎的天文項目以及回顧20世紀前70年的重大天文學(xué)成就,介紹這些璀璨成果誕生的故事,讓我們一覽現(xiàn)代天文學(xué)發(fā)展的脈絡(luò)和那些杰出天文學(xué)家的迷人風(fēng)采。作者更在書末總結(jié)我國天文學(xué)發(fā)展的現(xiàn)狀,回答諾貝爾獎離我們有多遠的問題。
以諾貝爾獎串聯(lián)起現(xiàn)代天文學(xué)的脈絡(luò),帶領(lǐng)讀者遨游廣袤的宇宙
集科學(xué)知識、科學(xué)史和科學(xué)家故事于一體,多方位走進天文學(xué)
展望中國天文學(xué)發(fā)展之路,回答我們離諾貝爾獎有多遠的問題
聞名于世的諾貝爾獎,每年一次授予在物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域做出卓越貢獻的人,至今已整整 120 年了。諾貝爾的遺囑中并沒有提及天文學(xué),但天文學(xué)成就卻多次獲得諾貝爾物理學(xué)獎。這是因為現(xiàn)代天文學(xué)與物理學(xué)不僅關(guān)系密切,而且相互推動,逐漸地融于一體。物理學(xué)是研究物質(zhì)世界基本規(guī)律的一門科學(xué),初是研究地球上和實驗室中發(fā)生的物理現(xiàn)象和物理過程,尋找物理規(guī)律。天文學(xué)則是一門研究地球之外的天體和宇宙整體的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)、運動和演化的科學(xué)。20世紀初,物理學(xué)的研究對象已經(jīng)發(fā)展到微觀世界、宏觀世界和宇觀世界,而天文學(xué)則發(fā)展成以天體物理學(xué)為主體的現(xiàn)代天文學(xué)。天文學(xué)研究的重大成果都具有深刻的物理內(nèi)涵,天文學(xué)和物理學(xué)互相滲透、融合和促進,使現(xiàn)代天文學(xué)與物理學(xué)密不可分。天體上的許多物理特性和物理過程是地球上及物理實驗中所無法實現(xiàn)的,物理學(xué)的一些重要理論只能通過天文觀測加以驗證。天體物理學(xué)的一些突出成就已經(jīng)大大推進了物理學(xué)的發(fā)展,天文學(xué)成就獲得諾貝爾物理學(xué)獎就成為很自然的事了。
物理學(xué)家出身的諾貝爾獎評委們是懂得這個道理的,但 是,早期出于某種偏見,他們主張諾貝爾物理學(xué)獎只頒發(fā)給狹義的物理學(xué)領(lǐng)域的研究成果。然而,科學(xué)的發(fā)展以實際行動沖破了這人設(shè)的羈絆。赫斯(Vitctor Hess)發(fā)現(xiàn)宇宙線、貝特(Hans Bethe)提出恒星能源理論、阿爾文(Hannes Alfvén)推出太陽磁流體力學(xué)都是物理學(xué)家研究物理學(xué)時所取得的重大天文學(xué)成就,雖然也曾經(jīng)因為這些成就的天文學(xué)因素受到排擠,但終分別獲得1935 年、1967 年和 1970 年的諾貝爾物理學(xué)獎。1974 年,天文學(xué)家賴爾(MartinRyle)和休伊什(Anthony Hewish)分別因為發(fā)明綜合孔徑射電望遠鏡和發(fā)現(xiàn)脈沖星而分享諾貝爾物理學(xué)獎,地地道道的天文學(xué)成就終于名正言順地進入了諾貝爾獎的殿堂。近年來,做出杰出天文學(xué)研究成果的天文學(xué)家更是成為諾貝爾物理學(xué)獎的常客。
2001 年是諾貝爾獎頒發(fā) 100 周年,全球范圍內(nèi)都舉行了盛大的紀念活動,發(fā)表了很多紀念文章。上?萍冀逃霭嫔缤瞥隽巳29冊的諾貝爾獎百年鑒叢書,可謂是我國出版界的一大貢獻。這套列入十五國家重點圖書出版規(guī)劃的諾貝爾獎百年鑒初是由天文學(xué)家卞毓麟提出的。1995年,他還是中科院北京天文臺星系研究課題組的重要成員時,就寫信給上海科技教育出版社領(lǐng)導(dǎo),建議在諾貝爾獎創(chuàng)立100周年的時候,推出一套科普諾貝爾獎文庫,提出我們應(yīng)該圍繞(獲諾貝爾獎的)這些杰出的科學(xué)成就,向諾貝爾要選題。我們要力爭選擇恰當?shù)淖髡,用盡可能生動的筆法,冶科學(xué)基礎(chǔ)知識、科學(xué)史、科學(xué)家故事于一爐,創(chuàng)作一批相當于高中文化程度的科普讀物。這顯然是非常有價值,也非常有生命力的。意想不到的是,1998年卞毓麟毅然決定改行,從事編輯和出版工作,成為上?萍冀逃霭嫔绲囊粏T。他和剛畢業(yè)的匡志強博士共同主持了這套諾貝爾獎百年鑒叢書的出版,包括策劃、分卷和遴選作者等工作。
2001年年初,卞毓麟前來約我和溫學(xué)詩撰寫諾貝爾獎百年鑒叢書中的天文分冊,取名為《宇宙佳音:天體物理學(xué)》,并親自擔任責任編輯。卞毓麟是我們的同行和朋友,在我國科普領(lǐng)域有杰出的貢獻,已經(jīng)成為我們學(xué)習(xí)的偶像,能得到他的邀請和合作是一種榮幸。
諾貝爾獎百年鑒叢書問世后,好評如潮。其中,國家科技獎得主、著名化學(xué)家徐光憲院士的評說為仔細。2003 年我國非典(SARS)疫情期間,學(xué)校停課,他給北京大學(xué)離校和在校的學(xué)生寫了一封長信,強烈推薦他們閱讀這套書,指 出這套書不但對于大學(xué)生、研究生、中學(xué)教師、優(yōu)秀高中學(xué)生和社會人士是很好的科普讀物,而且對于包括我在內(nèi)的大學(xué)教師和專業(yè)科研人員也很有用。徐光憲院士還特別介紹了天文分冊。他說: 我讀了《宇宙佳音:天體物理學(xué)》,作者是天文學(xué)專家,有很高的學(xué)術(shù)造詣,既全面介紹了100年來天文學(xué)的光輝成就,還對天文學(xué)發(fā)展中如何突破困難,如怎樣提高射電望遠鏡的分辨率,有細致的描述,并激勵青年人努力創(chuàng)新,為中國天文學(xué)的發(fā)展做出貢獻。徐老的評述給我們以很大的鼓勵。
吳鑫基,1935年生,1962年北京大學(xué)地球物理系天文專業(yè)畢業(yè)。北京大學(xué)天文系教授、博士生導(dǎo)師,兼任中國科學(xué)院國家天文臺烏魯木齊天文站客座教授、射電天文重點實驗室學(xué)術(shù)委員會委員。從事高能天體物理、脈沖星物理和超新星遺跡的研究,曾獲國家*科技進步獎二等獎兩次、中國天文學(xué)會張鈺哲獎和北京天文學(xué)會學(xué)術(shù)成就獎。
001章 古老而年輕的天文學(xué)
003 一、歷史悠久的古代天文學(xué)
009 二、成就斐然的近代天文學(xué)
017三、生機勃發(fā)的現(xiàn)代天文學(xué)
037 四、現(xiàn)代天文學(xué)與諾貝爾獎
041 第二章 不可見的宇宙:射電天文和X射線天文
043 一、央斯基和雷伯創(chuàng)建射電天文學(xué)
052 二、賴爾發(fā)明綜合孔徑射電望遠鏡
066 三、賈科尼開創(chuàng)X射線天文學(xué)
083 第三章 光明的創(chuàng)造者:太陽和恒星
085 一、海爾為太陽物理學(xué)做出杰出貢獻
100 二、阿爾文創(chuàng)建太陽磁流體動力學(xué)
109 三、赫羅圖推動恒星演化研究
119 四、貝特發(fā)現(xiàn)太陽及恒星的能量來源
131 五、B2FH論文揭示宇宙元素合成的路徑
147 第四章 扭曲時空的巨人:致密天體和引力波
149 一、錢德拉塞卡推導(dǎo)白矮星質(zhì)量上限
161 二、休伊什和貝爾發(fā)現(xiàn)脈沖星
178 三、赫爾斯和泰勒發(fā)現(xiàn)射電脈沖雙星
192 四、引力波的直接探測
214 五、黑洞的理論研究
227 第五章 來自太空的幽靈:宇宙線和中微子
229 一、赫斯發(fā)現(xiàn)宇宙線
247 二、發(fā)現(xiàn)來自地球外的中微子
260 三、破解中微子丟失之謎
279 第六章 踏上迢迢牛奶路:銀河系和銀河系天體
281 一、沙普利發(fā)現(xiàn)銀河系中心
288 二、奧爾特發(fā)現(xiàn)銀河系旋臂、銀暈和較差自轉(zhuǎn)
295 三、星際分子的預(yù)言和發(fā)現(xiàn)
302 四、發(fā)現(xiàn)銀河系中心超大質(zhì)量黑洞
319 五、太陽系外行星的搜尋和發(fā)現(xiàn)
341 第七章 探索寰宇深處:星系和宇宙學(xué)
343 一、河外星系和宇宙膨脹的發(fā)現(xiàn)
349 二、馬爾滕·施密特發(fā)現(xiàn)類星體
355 三、宇宙微波背景輻射的發(fā)現(xiàn)
365 四、精確測量宇宙微波背景輻射黑體譜和各向異性
381 五、發(fā)現(xiàn)宇宙加速膨脹
393 六、大爆炸宇宙理論
407 第八章 諾貝爾獎離我們有多遠
409 一、明清時期:我國天文學(xué)從輝煌到衰落
417 二、民國至新中國成立初期:重新起步的中國天文學(xué)
423 三、改革開放至今:中國射電天文的發(fā)展
435 四、改革開放至今:中國光學(xué)天文的發(fā)展
445 五、改革開放至今:中國空間天文的發(fā)展
456 六、諾貝爾獎離我們有多遠
461 參考文獻
463 圖片來源