，但其来源和本质依然是个谜。其他。皮布尔斯在星系和宇宙学领域贡献实在太多，再简单提及几个。年，帕特里奇和皮布尔斯考虑如何探测宇宙早期的星系，他们提出这些早期的星系恒星形成率会很高，产生大量大质量恒星。这些高温的大质量恒星会把它们周围星际气体中大量的氢原子电离，电离氢在再复合的过程中有非常大的几率产生莱曼阿尔法跃迁。他们指出，强莱曼阿尔法辐射是这类星系的重要特征，可以籍此来搜索发现早期星系。目前，莱曼阿尔法发射线窄带巡天以及积分视场巡天已经成为发现和研坦讲席教授项目邀请皮布尔斯访华，遗憾的是由于种种原因未能成行。图手工绘制的星系分布图。年代根据茨威基近邻星系表绘制的星系在天空的分布图。皮布尔斯利用绘图仪打印了格点。为了用方格的大小代表每平方度里星系的多少，他和夫人艾丽森在餐桌上手工涂黑。这幅图是他的著作宇宙大尺度结构的卷首插画然而，几年之后皮布尔斯意识到，这些暗物质不可能是恒星，甚至不可能是重子物质，而可能是超出粒子物理标准模型的非重子暗物质。年代初的宇宙微波背景辐射观测表明微波背景各向异性小于。在个由重子物质主导的宇宙，引力不稳定性只能把该初始扰动放大到最多，比当时星系成团性的观测结果小至少个量级，无法形成星系尺度的结构。而如果存在质量大速度低与光子重子几乎不发生相互非引力作用的非重子暗物质，则可以很自然地解决这个矛盾。此后，暗物质的含义逐渐从之前不发光的重子例如此前猜测的暗恒星转变为非重子暗物质。这些暗物质因为粒子质量大，热力学冷热运动速度低，所以被称为冷暗物质。在同时期，还有其他相对论应用到宇宙学研究算起，已经走过百年风雨。在宇宙学研究早期，因为极其有限的观测数据，许多研究是缺乏根据的猜测。列夫朗道曾经这样揶揄宇宙学家，宇宙学家经常犯错，却从不怀疑其实直到世纪年代，宇宙学还有点曲高和寡，不被些研究者看好。比如，年代初，位博士后向加州理工大学的位资深教授询问该校有没有增设宇宙学方面教职的计划，得到的答复是在很远的将来，当宇宙学成为科学的时候。笔者之在年左右也被好心的老师建议不要选择宇宙学研究方向，因为宇宙学很难有进展实际上，仅仅两年之后以超新星观测表明宇宙加速膨胀为标志，以随后的微波背景辐射各向异性观测和大规模星系巡天为代表，宇宙学研究进入了黄金时代。宇宙学从哲学思考，定性讨论，部分物理学家眼中的小玩闹，逐渐成长为基于坚实物理基础和框架的系统性定量精确科学，皮布尔斯在其中扮演了关键的角色，他披荆斩棘，逢山开路，遇水搭桥，是领军人物之，功不可没。他的贡献是如此的重大影响是如此的持久，以至于有人认为，现代宇宙学之皮布尔斯对现代宇宙学研究的贡献宇宙学论文与和领导了诸多项目致力于暗物质探测暗能量测量和宇宙微波背景辐射的精确测量，比如由上海交通大学领导的暗物质实验，由上海交通大学和国家天文台等单位参与的星系巡天，由上海交通大学清华大学国家天文台中国科技大学，厦门大学和北京大学等单位参与的星系巡天，以及由高能物理所牵头的宇宙微波背景辐射探测项目。这些都离不开皮布尔斯的开创性工作。谨以此文，致敬皮布尔斯和他的物理宇宙。注释直译可能是忽视不合意的证据，也可能是摒弃不合意的证据。结合当时的情形，理论与观测都面临筛选的问题。也可能包括与理论不符合最终证明是的观测结果。因为不能把握其真实含义，我们选择列出英语原文，不进行翻译。郑政，张鹏杰皮布尔斯的物理宇宙物理，。皮布尔斯对现代宇宙学研究的贡献宇宙学论文。图手工绘制的星系分布图。年代根据茨威基近邻星系表绘制的星系在天空的分布图。皮布尔斯利用绘图仪打印了格点。为了用方格的直到今天都是宇宙学的研究前沿。现代宇宙学的发展皮布尔斯获得年诺贝尔物理学奖后，如既往地谦逊。他在诺贝尔奖发布会的采访中特地强调他不是个人在战斗，他提及了苏联卓越的物理学家雅克夫泽尔多维奇，还有他的博士及博士后导师和同事罗伯特迪克，以及他们领导的研究组在宇宙学研究中做出了重要贡献。的确，在现代物理宇宙学的殿堂中，除了皮布尔斯，泽尔多维奇，迪克，还有伽莫夫，阿尔弗，霍伊尔，苏尼亚耶夫等，星光璀璨，许多前辈业已仙去。这些宇宙学研究的武林高手，起打造了破解宇宙奥秘的倚天剑和屠龙刀。皮布尔斯作为其中的杰出代表，成就加上机遇，斩获了诺贝尔奖，可喜可贺。这也是物理宇宙学走向成熟的个标志。个学科的成熟并不意味着终结。物理宇宙学的大厦上空依然飘浮着几朵乌云，暗物质是什么，暗能量又来自哪里，什么场驱动了宇宙暴胀，暴胀能量尺度有多高，等等。这些谜团的存在正是宇宙学进步发展的动力和源泉。人们期待正在进行的以及规划中的大规模星系巡天团年龄等，在年，他推测宇宙应该是平直的，如暴胀理论预言，但是其中的物质主要是冷暗物质，只占临界密度的。剩下的是什么他推测是爱因斯坦多年前引入的宇宙学常数。这就是模型，亦即今天的标准宇宙学模型，已被从宇宙微波背景辐射宇宙大尺度结构到超新星的多重观测精确验证。当年的预测和结合有限数据所得到的限制，跟今天物质约占，宇宙学常数约占的结果并无显著差别，令人震叹,宇宙学常数的存在，导致宇宙的膨胀在约亿年前从减速变为加速。年诺贝尔物理学奖授予了年通过超新星观测发现宇宙加速膨胀的位宇宙学家，但是这个重大发现，其实很多年前已落入皮布尔斯的理论视野。这是个崭新的宇宙，崭新到难以臵信亿万生命地球太阳比邻星的体世界美丽星云灿烂银河粒子物理标准模型涵盖的所有物质和能量，竟然只是宇宙的冰山角，只占宇宙中总物质和能量的,非重子冷暗物质占，至今仍未被物理实验发现宇宙学常数暗能量占，在驱动着整个宇宙加速膨胀，但其来源和本质依然是个谜。其他。皮布尔斯在星系和宇宇宙极早期暴胀的量子扰动在物质和辐射均匀分布的背景上产生了轻微的扰动，形成了极小的不均匀性。这个不均匀性由于引力不稳定性不断被放大，在宇宙年龄大约亿年的时候，不断增长的不均匀性导致暗物质晕和第代恒星和星系的形成，宇宙结构形成和演化持续至今。在宇宙年龄约为亿年的时候，暗能量取代物质成为宇宙能量密度的主要成分。更早些宇宙年龄约亿年，暗能量已经开始主导宇宙膨胀的动力学，宇宙进入了加速膨胀阶段。宇宙微波背景辐射。从宇宙膨胀的观测倒推回去，宇宙早期应该极端高温高密，以辐射为主，达到热平衡的辐射其能量分布是特有的黑体谱。随着宇宙的膨胀，温度下降，这个黑体谱演化到现在的温度是左右，峰值在微波波段，被称为微波背景辐射。在年代初，这个辐射存在与否温度多少还是个未知数，虽然年麦克凯勒就注意到星际分子的吸收线预示着有个左右的辐射背景来激发，但是很少有人把它和早期宇宙联系起来。年皮布尔斯在迪克的建议下，对这个彼时被称为原初火球的辐射进行了研究。迪克，罗尔和威景辐射的发现和观测，宇宙射线和中微子观测，宇宙加速膨胀的发现，引力波的探测等，像皮布尔斯这样主要是理论贡献的比例不大。如同钱德拉塞卡，年因对恒星结构和演化的理论研究荣获诺贝尔物理学奖，这个奖对皮布尔斯来说是锦上添花，有点姗姗来迟，可谓是终身成就奖。皮布尔斯的宇宙学研究好了，说了这么多，让我们来了解下皮布尔斯的研究工作。当笔者着手写此文的时候，才发现这基本上是个不可能的任务皮布尔斯在宇宙组份，宇宙演化，还有宇宙结构形成等诸多方面都有众多影响深远的贡献。笔者只能选择性地介绍，挂漏万，能对他在宇宙学波澜壮阔激动人心的发展过程中的贡献领略就心满意足了。通过个多世纪理论研究和观测探索，目前对宇宙总体和演化有了非常清晰的认识。为了阐述皮布尔斯在其中的贡献，在此简要回顾下宇宙演化的基本图像图。宇宙在经历了极早期的极短暂的暴胀阶段之后，从个极高温度极高密度的状态不断膨胀至今，已有大约亿年了。目前，宇宙中宙从高度电离状态转为中性状态。背景辐射场中的光子由此脱离了和等离子体重子物质相互作用的苦海而自由飞行至今成为人们观测到的宇宙微波背景辐射。图年关于微波背景辐射的理论和观测发现的篇论文背靠背发表在天体物理学杂志卫星测量的微波背景辐射的黑体谱数据点的误差棒被放大了倍，曲线是黑体谱拟合。重子声波振荡和微波背景辐射的各向异性。如果宇宙早期辐射和物质有点点不均匀性，在再复合之前，这个不均匀性扰动在光子和重子物质等离子体这整体的气体光子通过电子和重子物质紧密耦合在起中会产生声波振动。再复合之后，光子和重子物质的耦合消失，不同波长的扰动因为振动频率不同会冻结在不同振动相位，从而表现为不同的扰动强度。皮布尔斯和皮布尔斯的第个研究生，来自香港，当时已毕业去对扰动的时间演化以及再复合之后在背景辐射温度起伏以及物质功率谱上的效应进行了研究和计算。他们首次得到了物质扰动功率谱随波长波数的变化，呈现出多个峰的结构，这是不同波长的扰拿诺贝尔奖，论文只需页半,。天文领域的诺贝尔物理奖项，大多是基于对理解大自然产生重要影响的发现和观测比如脉冲星和脉冲双星的发现，微波背景辐射的发现和观测，宇宙射线和中微子观测，宇宙加速膨胀的发现，引力波的探测等，像皮布尔斯这样主要是理论贡献的比例不大。如同钱德拉塞卡，年因对恒星结构和演化的理论研究荣获诺贝尔物理学奖，这个奖对皮布尔斯来说是锦上添花，有点姗姗来迟，可谓是终身成就奖。皮布尔斯的宇宙学研究好了，说了这么多，让我们来了解下皮布尔斯的研究工作。当笔者着手写此文的时候，才发现这基本上是个不可能的任务皮布尔斯在宇宙组份，宇宙演化，还有宇宙结构形成等诸多方面都有众多影响深远的贡献。笔者只能选择性地介绍，挂漏万，能对他在宇宙学波澜壮阔激动人心的发展过程中的贡献领略就心满意足了。通过个多世纪理论研究和观测探索，目前对宇宙