宇宙大爆炸證明者去世發現宇宙背景輻射獲得諾貝爾獎,享年90歲
證明了宇宙大爆炸的諾貝爾物理學獎得主,90歲的Arno Allan Penzias與22日離開了世界,留下了一代傳奇故事,激勵後人繼續對無垠宇宙進行探索。諾貝爾物理學獎得主、證明了宇宙大爆炸理論的美國物理學家和射電天文學家Arno Allan Penzias,週一在舊金山辭世,享年90歲。
對此,同在貝爾實驗室工作過的圖靈獎得主Yann LeCun,也發文表達了悼念之情。
物理學和天文學泰斗
Arno Allan Penzias畢業於哥倫比亞大學,1962年獲得物理學博士學位。
1975年,Penzias當選為美國藝術與科學學院和美國國家科學院院士。
在AT&T貝爾實驗室工作期間,Penzias與Robert Woodrow Wilson共同發現了宇宙微波背景輻射,-140億年前宇宙大爆炸的證據。
憑藉這個驚人的發現,Arno Penzias與Robert Woodrow Wilson共同獲得了1978年諾貝爾物理學獎。
宇宙大爆炸理論作為宇宙起源和演化的解釋,現在已經被我們廣泛接受。
但在Penzias與Wilson發表這項觀測成果之前,學界分為大爆炸理論與穩態理論兩派,互相爭論。
穩態理論認為宇宙是靜態的、永恆的,不斷向無限空間擴展,同時生成新物質來填補空間的空缺。
最終,Penzias與Wilson的發現為這場辯論畫上了句點。
不過,這個偉大的諾貝爾物理學獎發現,卻來自於另一個目的完全不同的調查研究。
鳥屎裡的宇宙真相
1961年,Penzias博士加入了位於新澤西州霍姆代爾(Holmdel, NJ)的AT&T貝爾實驗室(Bell Labs),
研究基地有AT&T新開發的衛星通訊天線,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鏡來進行宇宙測量。
Penzias在2004年接受諾貝爾基金會採訪時表示,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博士合作利用這台天線,目標之一是透過精確測量幾個亮度較高的天體,來推動無線電天文學這一新興領域的發展。
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行了極其細緻的檢查(《紐約時報》描述為「嚴格程度堪比載人太空船的準備工作」),——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築巢,留下了排泄物(Penzias稱之為“白色的絕緣材料”),“我們當時不確定鴿子的排泄物是否會產生輻射。”
於是,他們爬上天線把鳥屎清理乾淨,——但噪音依舊沒有消除。
最終,竟然是Penzias喜歡打電話的習慣,為研究帶來了意外的突破。
對此Wilson醫師表示,「他在電話公司工作真是再合適不過,因為他真的很喜歡用電話」。
1965年1月,Penzias博士致電了另一位無線電天文學家Bernard Burke,並提到了那個令人費解的嘶嘶聲。
Burke博士建議Penzias聯繫普林斯頓的一位物理學家,——他一直在嘗試證明大爆炸留下了宇宙輻射的證據。
普林斯頓的科學家對於Penzias和Wilson的發現表示濃厚的興趣,他們隨後拜訪了二人,共同將這個發現與大爆炸理論聯繫起來。
1965年,他們將理論和觀測結合,發表了一系列論文。
Penzias獲頒1978年諾貝爾物理學獎
物理學家曾預言,從大爆炸遺留下來的輻射可能充斥於四面八方,——而Penzias發現的背景噪音正是宇宙的迴聲,它證明了宇宙並非是永恆不變的,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,這項發現極大地激發了他對天文學的熱情。他和Wilson博士後來也發現了星際雲中數十種分子(星際雲是新恆星形成的地方)。
費城聖約瑟夫大學( St. Joseph’s University in Philadelphia)的物理學家Paul Halpern在一次電話訪談中評論道,「他們的發現是一個轉捩點,標誌著宇宙學從一個以哲學為主、觀測資料稀少的時期,進入了一個觀測宇宙學的黃金時代。”
這項發現為我們探索現實本質打開了一扇窗,──這一切都緣起於60年前兩位年輕物理學家偶然捕捉到的那陣令人不解的電波噪音。
傳奇的一生
Arno Allan Penzias於1933年4月26日在慕尼黑出生,他的猶太父母是Karl 和Justine (Eisenreich) Penzias。在他出生的那天,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商,他的母親在1932年從羅馬天主教改宗為猶太教,負責家庭事務。
1938年秋天,Penzias一家被捕,並被送上了開往波蘭的驅逐列車。
幸運的是,在列車抵達邊境之前,波蘭已經停止接收猶太人,列車只好返回慕尼黑。
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要照顧好他的弟弟。“直到很多年後我才意識到,她不確定是否還能再見到我們。”
Gunter Penzias回憶說:“我們每個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。”
1940年全家移居到了紐約市,在布朗克斯,父母找到了公寓大樓管理員的工作。
Penzias畢業於布魯克林技術高中,他在1984年接受《紐約客》採訪時表示,自己當時似乎無意中走進了化學領域。
1951年,他入學紐約市立學院,原本打算主修化學,但很快就發現課程中沒有太多新東西。
此時,教授向他保證物理學家也能有穩定收入,他於是轉而攻讀物理學,並於1954年順利畢業。
同年,他與亨特學院的學生Anne Barras結為連理。
Penzias曾在軍隊信號隊服役兩年,並擔任雷達軍官,之後,他進入哥倫比亞大學深造,先後獲得了物理學碩士和博士學位。
1961年,Penzias加入了貝爾實驗室,在霍爾姆德爾的無線電研究小組工作,他在貝爾實驗室效力了近40年,其中14年擔任研究副總裁。
Penzias的興趣不僅限於科學,還廣泛涉獵商業、藝術、技術和政治領域。
1992年,霍爾姆德爾號角天線的接收器和校準設備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博士因阿茲海默症的併發症去世,享年90歲。