暗物质or系外行星？

首先，祝贺北京大学校友涂有友获得诺贝尔生理医学奖！

这是中国人第一次获得诺贝尔生理医学奖。今天即将到来的诺贝尔物理学奖是所有中国人当中获奖最多的一个。既然所有的专家都已经开始猜测谁将获得物理奖，本专栏也将为这一激动人心的消息而齐聚一堂。

近年来，诺贝尔物理学奖似乎在物理学的四个主要分支中轮换:2011年授予的“暗能量”属于天文学，2012年授予的量子物理学，2013年授予的希格斯粒子是高能粒子物理学，2014年授予的蓝色发光二极管是凝聚态物理的结果。

如果四年规则真的存在，今年它将回到天文学。那么，哪些值得获得诺贝尔奖的天文学成就尚未得到诺贝尔奖的青睐呢？

“暗物质”的发现似乎是目前呼声最高的一个。

事实上，早在20世纪30年代，瑞士天文学家弗里茨·兹维基就发现，根据拉古纳星群中星系的速度计算出的星系团总质量似乎比星系团中可见物质的质量小两个数量级。当时，他推测可能有某种不发光的“暗物质”导致了这一现象。然而，这一发现并没有引起同事们的注意，石头沉入了大海。

在兹维奇之前一年，荷兰天文学家简·亨德里克·奥尔特发现银河系中的一些恒星移动得太快了。他也用暗物质这个词来解释它，但是对于这个现象还有其他可能的解释。总的来说，他的发现不如兹维奇的发现有力。

无论如何，这两个朋友早就去世了。在幸存的天文学家中，薇拉·鲁宾和肯特·福特有资格获得诺贝尔暗物质奖。他们使用了福特在20世纪60年代制造的光谱仪来研究仙女星系(M31)中不同位置的恒星速度，由此他们获得了所谓的星系旋转曲线。然而，他们测量的旋转曲线实际上并不符合万有引力定律——旋转曲线本应该从什么也看不见的星系中掉出来，却被疯狂地水平拉伸，这表明在恒星盘边缘之外还有很多我们看不见的东西。

仙女星系旋转曲线示意图

这被认为是暗物质的官方发现。这一发现没有再次下沉，改变了人们对宇宙理解的基本图景。目前，虽然我们仍然不知道暗物质是什么，但它的存在已经被大量的证据广泛证实，而且暗物质一直是宇宙学标准理论的基石。

普朗克卫星测量的空间成分比例

奶奶鲁宾今年87岁了。福特叔叔今年更年轻，84岁了。如果这一奖项不再颁发，那么诺贝尔奖需要太多科学家的抗衰老能力。尽管暗物质的性质还没有被清楚地理解，但自然界的暗能量也还没有被彻底理解，仅仅因为观测证据确凿，它就被授予了2011年诺贝尔物理学奖。作为天文学对整个物理学学科做出贡献的“新两朵乌云”之一的发现者，鲁宾和福特有望获奖。

你还记得七月美国宇航局宣布发现“第二个地球”时公众舆论的高涨吗？(我对一天内5000公斤的粉末增长印象深刻…)近年来另一个非常受欢迎的领域是系外行星。

实际上，系外行星不是一个特殊的“物理”领域，系外行星的存在和发现不会给我们的物理认知带来颠覆性的变化。事实上，根据哥白尼原理，每个人都可以轻易地断言“其他恒星周围一定有行星”。然而，寻找系外行星的技术，无论是基于光度观测的掩星法、基于光谱观测的视速度法、看起来很酷的重力微透镜法，甚至是超高分辨率下的直接成像法，都只是技术上的挑战，没有太深的物理内涵。

然而，如果系外行星领域获得了诺贝尔物理学奖，这也符合近年来物理学奖向应用物理学倾斜的趋势。光纤、石墨烯和蓝色发光二极管都因其造福人类的巨大应用价值而获奖。对系外行星的研究是为了在200到300年后为人类找到一个退路。应用价值不需要这些差异。获奖是有道理的。

问题是，给谁？

系外行星领域并不拥挤。一口气可以载很多人:

通过观测脉冲星，亚历山大·沃尔兹森和戴尔·费里是第一个发现系外行星的人。

然而，人类显然不想移民到一个死亡的脉冲星。通过掩星法，迪迪埃·奎洛兹和他的导师米歇尔·马约尔(讲瑞士英语)第一个发现了主序列星周围的系外行星。杰佛瑞·马西的观察证实了他们的发现——这个人发现了大量的系外行星，其中70颗是他的团队在第一个100年发现的。

有人说已经有六个人了，包括威廉·博鲁奇，这位默默推动开普勒任务超过十年的老人——诺贝尔奖获得者的数量一次不能超过三个。这个名单太长了，不能授予。我该怎么办？一种办法是等待——非常残忍地熬死几个老家伙，比如人数不到3人，这很容易做到；然而，这些老大似乎都很活跃。他们似乎无法赢得或输掉一场健康竞赛。另一个是在贡献之间进行权衡:在脉冲星旁边发现的前两个太非主流了，算了吧；马西只是跟进确认一下，还是不确认？虽然博鲁奇没有占据任何“第一”的位置，但他已经做出了巨大的努力。开普勒已经发现了大量的系外行星，留在那里是合理的。在这种情况下，如果迪迪埃·奎洛兹、米歇尔·马约尔和威廉·博鲁奇被授予系外行星领域的奖项，他们可能会获奖。

暗物质的发现对物理学提出了巨大的挑战，而外行星的发现为人类的未来打开了无限的视野。如果非要我选择的话，我还是更喜欢暗物质发现者薇拉·鲁宾和肯特·福特。当然，“诺贝尔奖四年周期”本身可能是猜测。如果“循环”失败，如果我们观察整个物理圈，竞争者的名单将会大大加长，这超出了本文的范围。如果你想知道事情进展如何，请等待今晚的公告。

作者:刘伯阳，中国国家天文台博士生