諾貝爾天文學(xué)獎項賞析第一章

諾貝爾物理學(xué)獎簡介

---天文學(xué)獎項賞析

馬文章北京師范大學(xué)天文學(xué)教授mwz@一、諾貝爾與諾貝爾獎二、天文學(xué)在科學(xué)技術(shù)發(fā)展中的作用三、太陽中微子的檢測與中微子失蹤之謎四、錢德拉塞卡與白矮星的質(zhì)量上限五、脈沖星發(fā)現(xiàn)與中子星的確認六、雙中子星系統(tǒng)與引力波的檢測七、宇宙微波背景輻射的發(fā)現(xiàn)八、宇宙微波背景輻射各向異性的發(fā)現(xiàn)九、宇宙加速膨脹的發(fā)現(xiàn)與暗能量十、21世紀東方諾貝爾獎---邵逸夫獎目錄第一講、諾貝爾與諾貝爾獎1、諾貝爾生平業(yè)績2、諾貝爾獎項簡介3、諾貝爾天文學(xué)獎項諾貝爾一、諾貝爾生平業(yè)績

阿爾弗雷德.貝恩哈德·諾貝爾，瑞典化學(xué)家、工程師和實業(yè)家，諾貝爾獎金的創(chuàng)立人。

1833年10月21日，諾貝爾出生于瑞典首都斯德哥爾摩。1896年12月10日，諾貝爾在意大利的桑利瑪去世，終年63歲。

1、諾貝爾的父親諾貝爾的父親伊曼紐爾·諾貝爾是一位頗有才干的發(fā)明家、機械師。

由于他發(fā)明的新機械得不到社會的認可，全家生活十分困難。就在諾貝爾出生的前一年，一場大火燒毀了他家的全部家當(dāng)。生活無著、只好靠借債度日。諾貝爾的父親伊曼紐爾·諾貝爾為了躲債單身離家出走，最后落腳在俄羅斯。

1840—1859年期間，諾貝爾的父親在圣彼得堡從事大規(guī)模水雷生產(chǎn)。他發(fā)明了家用取暖的鍋爐系統(tǒng)、設(shè)計了一種制造木輪的機器、設(shè)計制造了大鍛錘等設(shè)備諾貝爾的父親伊曼紐爾·諾貝爾的發(fā)明在俄羅斯廣受歡迎。并且在俄國擁有自己的大型機械工廠。

這時諾貝爾的家境才好起來。

2、諾貝爾的童年

諾貝爾8歲上學(xué)，只讀了一年。他從小主要是接受家庭教師的教育。

1842年，諾貝爾9歲時，全家離開斯德哥爾摩，到正在俄國首都圣彼得堡工作的父親處生活。

3、諾貝爾在父親永不停息的創(chuàng)造精神影響和引導(dǎo)下，走上了光輝燦爛的科學(xué)發(fā)明道路。

1850年，父親安排他旅游學(xué)習(xí)。諾貝爾先赴法國的巴黎學(xué)習(xí)化學(xué)，一年后又赴美國學(xué)習(xí)工作了4年。

1855年，諾貝爾返回圣彼得堡后，一直在他父親的工廠里工作，直到1859年父親的工廠破產(chǎn)為止。

1860年，諾貝爾重返瑞典以后，他主要從事化學(xué)工作，尤其是炸藥的研究與發(fā)明。

16歲時，諾貝爾就能流利地說英、法、德、俄、瑞典等國家的語言。諾貝爾父子在斯德哥爾摩的市郊建立試驗室，首次研制出解決炸藥引爆的裝置雷汞管。

1863年，諾貝爾開始研究制造液體炸藥硝化甘油。由于液體炸藥容易發(fā)生爆炸事故，他先研究制造固體的炸藥。

1866年，諾貝爾制造出安全、猛烈的“達那馬特”固體炸藥。這一產(chǎn)品，以后就成為了諾貝爾國際性工業(yè)集團的基石。

1867年，諾貝爾又發(fā)明了安全雷管引爆裝置。隨后又相繼發(fā)明了威力更大的炸藥多種。諾貝爾畢生共有各類炸藥及人造絲等近400項發(fā)明，

諾貝爾一生共獲得85項專利。諾貝爾這些發(fā)明使他在世界化學(xué)史上占有相當(dāng)重要地位。同時，諾貝爾通過制造炸藥這一事業(yè)也為他個人帶來了大量財富。

諾貝爾先后創(chuàng)建了諾貝爾化工公司、擁有哥爾斯邦軍火化工廠大部分股權(quán)、在西歐各國開設(shè)以生產(chǎn)炸藥為主營業(yè)務(wù)的兩個托拉斯、擁有在俄國巴庫開采石油的諾貝爾兄弟公司。諾貝爾一生積累了巨額財富，他沒有留給自己的親屬（他終身未娶，沒有子女），而是最后將自己的巨額財富捐獻給了社會。二、諾貝爾獎的由來

1、諾貝爾獎是根據(jù)諾貝爾本人遺囑設(shè)立的。

諾貝爾遺囑全文如下：

簽名人阿爾弗雷德.·貝恩哈德.諾貝爾，在經(jīng)過成熟的考慮之后，就此宣布關(guān)于我身后可能留下的財產(chǎn)的最后遺囑如下：

我所留下的全部可變換為現(xiàn)金的財產(chǎn)，將以下列方式予以處理：這份資本由我的執(zhí)行者投資于安全的證券方面，并將構(gòu)成一種基金。

它的利息將每年以獎金的形式，分配給那些在前一年里曾賦予人類最大利益的人。

上述利息將被平分為5份，其分配辦法如下：一份給在物理方面作出最重要發(fā)現(xiàn)或發(fā)明的人；一份給作出過最重要的化學(xué)發(fā)現(xiàn)或改進的人；一份給在生理和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域作出過最重要發(fā)現(xiàn)的人；一份給在文學(xué)方面曾創(chuàng)作出有理想主義傾向的最杰出作品的人；一份給曾為促進國家之間的友好、為廢除或裁減常備軍隊以及為舉行和平會議作出過最大或最好工作的人。物理和化學(xué)獎金，將由瑞典皇家科學(xué)院授予；生理學(xué)和醫(yī)學(xué)獎金由在斯德哥爾摩的卡羅琳醫(yī)學(xué)院授予；文學(xué)獎金由在斯德哥爾摩的瑞典文學(xué)院授予；和平獎金由挪威議會選出的一個五人委員會來授予。

我的明確愿望是，在頒發(fā)這些獎金的時候，對于授獎候選人的國籍絲毫不予考慮，不管他是不是斯堪的納維亞人，只要他值得，就應(yīng)該授予獎金。我在此聲明，這樣授予獎金是我的迫切愿望。

這是我的唯一有效的遺囑。在我死后，若發(fā)現(xiàn)以前任何有關(guān)財產(chǎn)處理的遺囑，一概作廢。

阿爾弗雷德·伯哈德·諾貝爾

1895年11月27日2、諾貝爾遺囑風(fēng)波在諾貝爾遺囑公布之初，瑞典社會輿論的批評和譴責(zé)之聲占了上風(fēng)。反對理由主要是“不愛國”和有“法律缺陷”。

1）、“不愛國”

說他一個瑞典人不注意瑞典利益，既不把這筆巨額遺產(chǎn)捐贈給瑞典，也沒有給瑞典獲獎的優(yōu)先權(quán)，還要瑞典承攬這些額外工作，從而給瑞典人帶來不能給他們?nèi)魏卫娴穆闊?，那純粹是不愛國的?/p>

遺囑還把頒發(fā)和平獎金的任務(wù)交給一個由挪威議會指定的委員會。瑞典與挪威之間的關(guān)系當(dāng)時已經(jīng)非常緊張，這將要嚴重損害瑞典的利益。

2）、有“法律缺陷”

法律缺陷曾被認為將使整個的遺囑失效。

遺囑挑出的第一個毛病，是遺囑中沒有明確講出立囑人是哪國的公民。這樣一來，就難以確定該由哪個國家的執(zhí)法機關(guān)來判決遺囑的合法性，更無法確定該由哪國政府來組織諾貝爾基金委員會了。這個指責(zé)不是沒有道理的，因為，諾貝爾生在瑞典，成長在俄國，創(chuàng)業(yè)活動遍及歐洲，晚年也沒有成為任何一個歐洲國家有效國籍的公民。

挑出的第二個毛病，是遺囑沒有明確指出全部財產(chǎn)由誰來負責(zé)保管。他們說，雖然遺囑說要成立一個基金會，但又沒有指定由誰來組織這個基金會。所以可以認為，遺囑執(zhí)行人無權(quán)繼承遺產(chǎn)，而繼承遺產(chǎn)的基金會又不存在。3）、瑞典國王最后宣布諾貝爾遺囑生效

諾貝爾在遺囑中委托瑞典科學(xué)院來評定物理學(xué)和化學(xué)獎金，而該院院長漢斯·福舍爾卻主張把諾貝爾的財產(chǎn)捐贈給瑞典科學(xué)院并拒絕參加研究評獎細則的會議。

在遺囑執(zhí)行人索爾曼等人不懈地努力下，

1898年5月21日,瑞典國王宣布諾貝爾遺囑生效。

1900年6月29日，瑞典國會通過了諾貝爾基金會章程。

1901年12月10日，即諾貝爾逝世5周年的紀念日，頒發(fā)了首屆諾貝爾獎。

自此以后，除因戰(zhàn)時中斷外，每年的這一天分別在瑞典首都斯德哥爾摩和挪威首都奧斯陸舉行隆重授獎儀式。

3、增設(shè)諾貝爾獎項領(lǐng)域

1）、1968年,瑞典中央銀行于建行300周年之際，提供資金增設(shè)諾貝爾經(jīng)濟獎（全稱為瑞典中央銀行紀念阿爾弗雷德·伯恩德·諾貝爾經(jīng)濟科學(xué)獎金，亦稱紀念諾貝爾經(jīng)濟學(xué)獎），并于1969年開始與其他５個獎項同時頒發(fā)。諾貝爾經(jīng)濟學(xué)獎的評選原則是授予在經(jīng)濟科學(xué)研究領(lǐng)域作出有重大價值貢獻的人，并優(yōu)先獎給那些早期作出重大貢獻者。

2）、1990年諾貝爾的一位重侄孫克勞斯·諾貝爾又提出增設(shè)諾貝爾地球獎，授予杰出的環(huán)境成就獲得者。該獎于1991年６月５日世界環(huán)境日之際首次頒發(fā)。三、諾貝爾天文學(xué)獎項概況

1、諾貝爾天文學(xué)獎項

從1901年12月10日起，每年一次授予在物理學(xué)、化學(xué)、生理學(xué)或醫(yī)學(xué)、文學(xué)與和平等領(lǐng)域里做出了卓越貢獻的人，至今已有110多年的歷史了。在這期間又增加了諾貝爾經(jīng)濟獎和諾貝爾地球獎，授予杰出的經(jīng)濟科學(xué)研究和環(huán)境科學(xué)成就獲得者。

至今，諾貝爾獎也沒有單獨設(shè)立天文學(xué)科的獎項。直到20世紀70年代，天文學(xué)家的重要研究成果，才被納入到諾貝爾物理學(xué)獎范圍之內(nèi)。天文學(xué)單獨獲諾貝爾獎項僅有40年的歷史。

2、

20世紀70年代以來，天文學(xué)研究成果獲得諾貝爾獎統(tǒng)計

1）、在20世紀最后的這30年，有九位天文學(xué)家的七項研究成果獲得了諾貝爾物理學(xué)獎。

2）、進入21世紀以后這幾年，又有八位天文學(xué)家的四個項目榮獲諾貝爾物理學(xué)獎。

3）、20世紀70年代以前，至少有三位科學(xué)家的三個項目是因在天文學(xué)和物理學(xué)貢獻而獲得諾貝爾物理學(xué)獎。

累計共有20位天文學(xué)家14項研究成果獲獎。獲獎人獲獎原因獲獎年份奧地利物理學(xué)家維克托·伏蘭茲·赫斯發(fā)現(xiàn)從地球以外來的宇宙射線1936年美國物理學(xué)家漢斯·奧爾布雷克特·貝特建立核反應(yīng)理論和恒星能源理論1967年瑞典物理學(xué)家漢內(nèi)斯·奧洛夫·戈斯塔·阿爾文磁流體力學(xué)的基礎(chǔ)研究和發(fā)現(xiàn)及其在等離子體物理的研究成果1970年英國射電天文學(xué)家馬丁·賴爾對射電天文學(xué)的開創(chuàng)性貢獻特別是造出綜合孔徑射電望遠鏡1974年

這些獲獎的天文課題，對當(dāng)代天文學(xué)和物理學(xué)發(fā)展都產(chǎn)生了深遠的影響。詳見下表英國射電天文學(xué)家安東尼·休伊什射電天文學(xué)的成就并對發(fā)現(xiàn)和確認脈沖星起了決定性作用1974年美國射電天文學(xué)家阿諾·阿倫·彭齊亞斯和羅伯特·伍德羅·威爾遜使用射電望遠鏡共同發(fā)現(xiàn)宇宙微波背景輻射1978年美國天文學(xué)家蘇布拉馬尼亞姆·錢德拉塞卡對恒星結(jié)構(gòu)及其演化理論的貢獻1983年美國核物理學(xué)家威廉·福勒對宇宙中形成化學(xué)元素的核反應(yīng)理論的實驗成果1983年美國天文學(xué)家約瑟夫·胡頓·泰勒和拉塞爾·艾倫·赫爾斯共同發(fā)現(xiàn)第一顆脈沖雙星并利用該雙星證明引力波存在1993年美國科學(xué)家雷蒙德.戴維斯和日本科學(xué)家小柴昌俊、美國科學(xué)家卡爾多·賈科尼觀測證實太陽中微子的存在和在太陽標(biāo)準(zhǔn)模型建立、發(fā)現(xiàn)宇宙X射線源。2002年美國天文學(xué)家約翰·馬瑟和喬治·斯穆特發(fā)現(xiàn)宇宙微波背景輻射的黑體形式和各向異性2006年分子天文學(xué)的開拓者美國物理學(xué)家湯斯湯斯和巴索夫、普洛霍羅夫因在量子電子學(xué)方面的基礎(chǔ)性研究工作1964年美國天文學(xué)家：索爾.珀爾馬特、布賴恩.施密特（也是澳大利亞籍）、亞當(dāng).里斯在天體物理學(xué)上卓越貢獻-----發(fā)現(xiàn)宇宙加速膨脹2011年

3、20世紀70年代之前，還有不少天文學(xué)家的貢獻完全不亞于后來獲得諾貝爾獎的成果。

1）、發(fā)現(xiàn)光度-光譜圖（赫-羅圖）的丹麥天文學(xué)家赫茨.普龍和美國天文學(xué)家羅素。

赫-羅圖的發(fā)現(xiàn)被譽為20世紀最偉大發(fā)現(xiàn)之一，它的發(fā)現(xiàn)揭示了恒星一生的演化規(guī)律。

2）、發(fā)現(xiàn)河外星系、星系退行速度與距離關(guān)系即哈勃定律的美國著名天文學(xué)家哈勃。也是因為諾貝爾獎項里，沒有天文學(xué)科，無緣獲得諾貝爾獎。哈勃定律的數(shù)學(xué)表達公式:

速度υ=Ｈ?×

γ

Ｈ?哈勃常數(shù)、γ代表距離

哈勃定律坐標(biāo)圖圖中黑點是離地球一百萬kpc距離內(nèi)的一些河外星系

哈勃定律發(fā)現(xiàn)以后，諾貝爾物理學(xué)獎評審委員會中有人提議授予哈勃諾貝爾物理學(xué)獎。然而卻遭到評審委員會中一些人的堅決反對，哈勃最后還是受到了不公正的待遇，無緣諾貝爾物理學(xué)獎。

3）、甚至20世紀最偉大的物理學(xué)家愛因斯坦。作為天文學(xué)理論基礎(chǔ)的狹義相對論和廣義相對論，也無緣諾貝爾物理學(xué)獎。

1921年，愛因斯坦獲得諾貝爾物理學(xué)獎。但諾貝爾委員會特別聲明：授予愛因斯坦諾貝爾物理學(xué)獎不是由于他建立了相對論（廣義相對論和狹義相對論），而是“為了表彰他在理論物物理學(xué)上的研究，特別是發(fā)現(xiàn)了光電效應(yīng)的定律”。

為此，諾貝爾物理學(xué)獎委員會主席奧利維亞還專門寫信給愛因斯坦，指明“他獲獎的原因不是基于相對論”。并且還在頒獎典禮進一步解釋說：因為有些結(jié)論（指相對論）目前還在經(jīng)受嚴格的驗證。

愛因斯坦廣義相對論所預(yù)言的光線引力偏折、引力紅移、水星軌道近日點進動和引力波等被天文觀測所證實后，相對論才被科學(xué)界所接受。

到了20世紀中期，天文學(xué)家的研究成果才被納入諾貝爾物理學(xué)獎的范圍。從此，天文學(xué)家才與諾貝爾獎結(jié)了緣。

4、進入21世紀，天文學(xué)研究已經(jīng)成為一個國家科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重要組成部分，是一個國家綜合國力的標(biāo)志之一。

天文學(xué)研究與人類社會的發(fā)展、科學(xué)技術(shù)進步、人類日常生活息息相關(guān)。

目前，人類對宇宙空間的探索、研究和開發(fā)發(fā)，已經(jīng)進入到宇宙更深層。宇宙空間許多未解之謎正逐步解開。

有充分理由相信，今后會有更多的天文學(xué)家、更多的天文學(xué)研究成果獲得諾貝爾獎。

四、從20世紀初，到20世紀70年代這一期間天文學(xué)研究獲得的諾貝爾獎項回顧

在20世紀前70年，就有三位物理學(xué)家榮獲的諾貝爾物理學(xué)獎，其成就屬于天文學(xué)研究的范疇，至少可以說是物理學(xué)和天文學(xué)科緊密結(jié)合的研究成果。

第一位：發(fā)現(xiàn)宇宙線的奧地利物理學(xué)家赫斯。

1911－1912年間，赫斯利用氣球把“電離室”送到離地面五千多米的高空，進行大氣導(dǎo)電和電離的實驗。結(jié)果發(fā)現(xiàn)了來自地球以外的宇宙線。

宇宙線主要由各種原子核以及電子、中微子、X射線和r射線組成，是人類能直接獲得的太陽系外物質(zhì)的唯一樣品。宇宙線是研究恒星內(nèi)部結(jié)構(gòu)和恒星演化到晚期的一個重要途經(jīng)。宇宙線的觀測是天文學(xué)家和物理學(xué)家共同關(guān)心的研究課題，赫斯發(fā)現(xiàn)宇宙線是物理學(xué)家偶然發(fā)現(xiàn)天文現(xiàn)象的一個典型例子。

赫斯因發(fā)現(xiàn)宇宙線而榮獲1936年諾貝爾物理學(xué)獎。

第二位：研究恒星能源的美國物理學(xué)家貝特。

1938年，貝特提出核反應(yīng)理論中就包括了恒星能量來源問題。他認為太陽中心溫度極高，太陽核心的氫核聚變生成氦核，會釋放出大量的能量