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大公访谈/天文学双杰 精确测定宇宙138亿岁

2025-10-27 05:01:43大公报
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  图:邦德与艾夫斯塔希欧接受《大公报》访问,分享获奖感受。\大公报记者蔡文豪摄

  2025年度邵逸夫天文学奖近日颁予加拿大理论天体物理研究所教授约翰.理查.邦德(John Richard Bond),及英国剑桥大学天体物理学荣休教授乔治.艾夫斯塔希欧(George Efstathiou),以表彰他们在宇宙学方面的开创性工作,尤其是他们对微波背景辐射涨落的研究,从而精确测定出宇宙的年龄约138亿年、几何结构和质能含量(暗物质与暗能量)。

  邦德与艾夫斯塔希欧近日接受《大公报》访问分享获奖感受,他们将荣誉归功于与挚友的默契合作,许多科研成果都是透过彼此讨论得出来。\大公报记者 肖泓宇

  邦德近日接受《大公报》访问分享获奖感受:“能与乔治一同获奖,意义非凡。他不只是我多年的合作伙伴,更是挚友。”他忆述,获悉得奖时正与妻子在葡萄牙里斯本,准备前往意大利都灵参加宇宙微波背景发现60周年纪念活动。“时机巧合得如同宇宙的安排,在这样一个充满友谊与共同回忆的场合分享喜悦,再好不过。”

  暗物质加入“模型” 揭学术新章

  宇宙学在过去20年间经历了一场革命,主要得益于对宇宙微波背景辐射(早期宇宙的遗迹)温度和偏振场涨落的角功率谱(光的波长)日益精确的测量,让人类得以一窥宇宙年轻时的面貌。

  艾夫斯塔希欧表示,1965年宇宙微波背景被发现后,理论物理学家很快意识到宇宙的温度一定存在差异,例如在宇宙中各个星系结构中体现温度的差异。但当时完全不清楚这些结构的起源,于是就与邦德一同开始研究“暗物质”及宇宙大爆炸的相关理论,并在研究过程中发现:“如果宇宙在大爆炸阶段产生了密度涨落,那么通过宇宙微波背景,及对早期宇宙至今的推演,从而了解宇宙本身以及宇宙的物质构成。”

  邦德补充,在早前宇宙模型里是没有暗物质的,而艾夫斯塔希欧与自己把暗物质加入了模型,并通过精细计算验证了他们的预测符合宇宙标准模型,从而改写了现代宇宙学,最终绘制出了更加精细的宇宙微波背景图。

  透过邦德和艾夫斯塔希欧的理论模型,揭示可观测宇宙的空间几何结构几乎平坦,并可以得出宇宙年龄约138亿年(误差为0.15%)、宇宙膨胀速率(误差为0.5%)等,其精确度是早前宇宙学家无法想像的。

  此外,邦德与研究团队提出了“宇宙网”的概念,这是一个由单个星系和更大的星系结构(星系团和星系群)构成的纤维状网络;他们亦建立了一套高斯随机场峰值统计的数学理论,为理解宇宙中星系聚集现象的基础,并为理解早期宇宙膨胀阶段产生的原始非高斯性(指非正态分布)做出了奠基性的贡献。

  艾夫斯塔希欧除了在普朗克航天器数据分析中担任主导角色,还与团队共同开发了N体模拟技术,作为研究宇宙大尺度结构的有力工具,如可观测宇宙内的质量和光、星系团的分布等,为标准宇宙模型的建立作出了基础性的贡献。

  “将理论与实践的结合,是我们科研发展非常关键的因素。”邦德表示,早前在理论天体物理研究所时,与众多试验及理论物理学家一同研究微波背景辐射,也正是这次会议整合了宇宙微波背景辐射领域的新研究,并在欧洲空间局和美国的技术支持下,发射了普朗克探测器,才有了如今的研究成果。

  学术交流“冲突”化成“默契”

  此外,友谊以及团队的凝聚力也是促进科研进度的重要因素之一。邦德表示,做优秀的科学研究,最重要的就是享受与同事们共事的过程,他分享在与艾夫斯塔希欧日常学术交流时会出现不同意见的“冲突”,但彼此都明白自己研究的目标,心中有种默契的“联结(bonding)”,许多科研成果都是透过彼此讨论而得出来。

  小档案

  约翰.理察.邦德(John Richard Bond)

  •1950年于加拿大多伦多出生

  •加拿大理论天体物理研究所教授暨多伦多大学教授

  •加拿大皇家学会、英国伦敦皇家学会和美国物理学会院士、美国人文与科学院国际荣誉院士及美国国家科学院国际院士

  乔治.艾夫斯塔希欧(George Efstathiou)

  •1955年于英国伦敦出生

  •英国剑桥大学天体物理学荣休教授

  •英国伦敦皇家学会、英国皇家天文学会院士

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