诺贝尔物理学奖亚当·里斯：宇宙中是否有其他生命体？

注：为保护科学家研究机密，本文所有学术配图均非原图。

亚当·里斯

Adam G· Riess

世界顶尖科学家协会  会员

2011 年诺贝尔物理学奖

亚当·里斯教授是美国天体物理学家、约翰霍普金斯大学和空间望远镜科学研究所的彭博杰出教授。因“通过观测遥远的超新星发现宇宙加速膨胀”，他与 Saul Perlmutter 和 Brian P. Schmidt 分享了 2011 年诺贝尔物理学奖。

教育与工作经历

1996 年  哈佛大学天体物理学博士

2004 年  加州大学伯克利分校天文学家

2006 年至今  约翰·霍普金斯大学物理与天文学教授

主要奖项与荣誉：

2011  诺贝尔物理学奖

2009  美国国家科学院院士

2008  美国艺术与科学院院士

2007  格鲁伯宇宙奖

2006  邵逸夫奖

1998年，里斯与布莱恩·施密特共同领导了高兹超新星搜索小组的研究，该小组首次报告了通过监测 la 型超新星加速宇宙膨胀的证据。该小组的观察与当时认为宇宙膨胀正在减缓的理论相反；他们通过监测来地球的超新星的光的颜色变化，发现这些十亿年前的新星仍在加速。这个结果几乎同时由索尔·珀尔玛领导的超新星宇宙学项目发现。这两个相互竞争的研究之间的确凿证据导致宇宙膨胀理论被学界接受并开始新的研究以了解宇宙的性质，如暗能量的存在等。宇宙膨胀的发现于  1998 年，被《科学》杂志评为“年度突破”，里斯与施密特和珀尔玛共同获得了 2011 年诺贝尔物理学奖。

里斯教授领导了 Higher-Z SN 搜索计划，该计划使用哈勃太空望远镜发现人类所见过的最遥远的超新星。他的团队追踪宇宙的扩张已经超过100亿光年，在减速扩张的早期阶段已经有了关键的发现，这导致最遥远的超新星看起来相对明亮，因而不利于超新星的显著天体物理调光。因此，该结果证实了从超新星感知的暗能量暗物质模型。

科学家演讲实录

今天非常荣幸能够来到这边，我之前没有来过上海，这是我第一次来到上海，感谢上海市政府能够主办今天这样的论坛。我也是非常感谢世界顶尖科学家协会的邀请，感谢所有的嘉宾的莅临。

在我的幻灯片当中可以跟大家介绍，是不是有其他的一些宇宙，是不是有其他宇宙的维度，这也是一种推测。对我们现在研究的话，我们也在考虑是不是有其他宇宙的空间，有其他的生命体。在我们的宇宙当中，我们有时候相关的参数，如果觉得设计不当，或者不是非常有利，就没有办法获得这样的一个生命体。当然了，我们现在也是期待目前为止，其他宇宙参数不良的话，我们只能祝它好运了。

接下来和大家介绍一下，我们现在有关于我们的一个爆炸行星的观察，有关超行星，这是20年前的一个观察。我们可以看到，对于我们的宇宙来说，在不断的膨胀，而且整个膨胀其实是越来越快，而且我们也可以看到它整个宇宙的膨胀是来自我们的暗物质。

我们接下来可以看看相关背景的资讯，在很长的时间内，我们知道宇宙在不断的膨胀，而且我们可以看到整个宇宙在不断的爆炸，大爆炸之后的膨胀，而且它的速度比我们想象还快。我们其实也可以看到，就像一个不断形成的整个一个串联的珠子一样不断的向外扩张，而且它在快速不断的加大。

其中最有意思的一个地方，它的整个银河系，我们也希望能够测量它的一个速度，其实我们也发现整个行星离开我们的速度比我们想象的还要大。身为一个天气物理学家，我们希望能够了解整个行星的速度，或者整个距离。我们是通过我们的蜡烛标准来进行描述。我们也是通过了解它整个行星的亮度，进而了解它的距离。我们最喜欢的这个蜡烛，它可能是我们微型的超行星，它的整个亮度比太阳亮40亿，它的距离太阳还要再40亿。我们就这个超行星来说，它的速度或者膨胀的速度，我们通过它整个行星的亮度了解它的速度。它的整个波长也是在不断的变得越来越红。因为它的波长越来越红就意味着它膨胀的速度越来越快。所以它这个红色变化的程度就意味着它整个膨胀速度的情况。

通过量子物理可以了解到，我们周围的整个行星，它们的距离怎么样，它们离开的速度大概有多少。而且通过我们整个绘图，它的线性的速度，其实也是意味着它的整个膨胀的速度，它的斜度也意味着整个行星或者说整个宇宙它整个膨胀的速度，这个对我们来说也是非常有参考意义的。

而且，我们也看到，对于这些远离我们的行星来说，回归到时间来看，达到几万亿以前的速度。我们观察整个速度，可以做出这样的判断，宇宙膨胀的速度到底是加快还是减弱了？如果是减慢的话，就意味着它整个过去的速度很快，现在增速减慢。另外如果在很膨胀的速度加快的话，就是这个表格当中红色的曲线。我们的目标就是想了解一下，我们宇宙的膨胀速度到底是加快还是减慢了。我们考虑我们宇宙的时候，其实它里面有很多的物质，这个物质的话，它有这样子的引力，它会把所有的东西，把它给吸引过来，其实就像我们由于重力，地球的吸引力会把我们的球体吸引过来，对于我们宇宙当中的物质一样，在大爆炸之后，其实也是有引力把所有的物质都吸引过来。爱因斯坦在百年之后提出相对论的时候，他对整个引力也是颠覆了牛顿引力的学说。当时爱因斯坦学的这些知识告诉他们，宇宙是应该是静止的，但是爱因斯坦发现，如果看起来这个宇宙是一个静止话，整个宇宙可能会塌陷。

所以对于他来说，也是提出了一个重大的理论，他对于引力的一个观点就是，虽然在宇宙当中有这样子的一个吸引力，但是我们可以看到，在这个空间当中的这个引力其实它是有排斥力的。所以，这也是一种天体的现象，我们称之为暗能量，可能在十年之后，根据其他的一些专家的新的研究，他可能觉得这是一个错误，但是我们对现在的暗能量有新的观点。

在90年代的时候我们看到宇宙膨胀的速度，其实是有所减弱。对于整个宇宙稍微减速了一点，我们从整个物质的速度，和它的距离来看，发现它可能整个膨胀的速度有所减弱。

所以我们希望能够分析一下整个宇宙过往膨胀的轨迹，我们看它到底有多少减速，如果能够找到距离很远的爆炸的恒星，就能够告诉我们它过往减速的速度。在90年代两个团队通过望远镜观察外太空，其中有很多的星系，包括像我们这样的星系。例如几百年都有一个超行星，我们可以同时观察到数以万计的星系，这里面肯定有一个超行星。我们计算出在90年代能够用数字对其进行一些分析。在科学界，我们现行的模型是正确的，就是宇宙并没有来减速，而是在加速。所以我们又回到爱因斯坦的想法，很大程度上，把宇宙描述成一个70%的一个暗能量主导的宇宙，或者类似的看法，所以当时在1998年可以看我们的科学的一些新的理论。

接下来我们要问的就是为什么这个宇宙在加速，我们这个暗能量到底是什么。我们在概念的层次是不错的，但是它物理学的属性是什么？实事是我们现在仍然不得而知。所以物理学是非常振奋人心的领域，我们希望增强我们的理解。首先和爱因斯坦的宇宙常数相关的，另外背后获得量子理论的灵感，今天早上听了几位教授精彩的演讲，讲到太空，真空的复杂性，包括量子真空，这是非常好的想法，帮助我们生成进一步的观察。但是另外我想说的是，在QD的计算方面，人们还是有比较多的意见的分歧。

另外我们还需要关注到，就是量子理论，包括它的广义深度论的一个不匹配性。另外，由于我们在太空中一些场存在的能量，比如磁场这些，其潜在的能量可能行为的特征就是有这样一个宇宙的常数。现在天文学家希望能做更好的测量，分析我们现在观察到的暗能量是完全静态的还是慢慢的在减弱。

第三个可能性我们对引力还没有很好的了解，即使对广义深度论大尺度仍然有待进一步的修正。这整个理论是否是正确的，人们难免有这样的担心；在过去十年关于超行星，人们不断的观察，现在人们已经有更多的一些共识。所以我们从这个角度来说，之前的一些分歧也在慢慢的消失。

这张片子就是我们新的标准宇宙模型，整个宇宙5%由我们一些熟悉的粒子构成的，这些粒子在元素周期表中可以找到，另外25%以暗物质的形式存在的，我们相信这些没有交互的粒子，我们在实验室并没有很好的进行相关的一些验证。然后占到整个宇宙70%的是暗能量。这样的相关的模型框架，我们如何更好的了解我们整个宇宙95%的这样一个组成部分？另外还有一些外太空观测的望远镜，比如说欧洲的太空局计划做相关的一些望远镜的技术的推动，我们的暗能量的测量和研究。然后美国的宇航局也会和他们协作，做一个项目，我们如何进一步的了解这个暗能量是静态还是动态的，除此之外对广义相对论如何弥补其中的缺口？

所以我们目前的数据，其实倾向于说有5%的这些已知的粒子，可能获得比较多的离子。另外宇宙膨胀的绝对速度怎么测量？这一块基于有宇宙微波背景的相关的测量，我们这边还需要进一步的在这方面展开一些观测和测量。另外很多人说为什么要研究暗能量，对这个暗能量比较模糊，我之所以研究有几个理由，首先它毕竟占到整个宇宙的大部分，如果你不了解它最大的一部分你很难说本质的宇宙。另外我们如何了解判断这个宇宙的命运，包括回顾它过往的起源，以及展望未来终结的命运。还有一个就是对暗能量的现象，它位于广义相对论，物理学大尺度的层面，我们在过去几十年希望了解把这个宏观尺度和微观尺度进行一个调节。

所以我们需要大量的国际的合作，我相信在接下来几十年我们将有大量的合作，共同探讨非常重大的一些问题，在基础物理学领域通过我们的合作带来进一步的攻克。大学好比研究的实验室，天文望远镜也是重要的一部分，还有粒子加速器，我相信未来中国会参与其中。谢谢！

——2018年10月于世界顶尖科学家论坛上的演讲

现场学术问答

提问

教授先生，非常感谢您给我这个机会提问。我想问的是，您觉得我们这样的一个宇宙是真正有这样的起源吗？大爆炸到底是谁带来的，谁创造的？是上帝吗？还是在我们之上的力量？

亚当·里斯

大爆炸它这个理论就是描述整个宇宙如何进化和变化，但是它的大起源，大爆炸之后的因素无法很好的解释，尽管已经有一定历史尝试，但是到目前为止未必有鲜明的意义，所以我这边不能很好的回答你的问题。

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