
圖:邦德與艾夫斯塔希歐接受《大公報》訪問,分享獲獎感受。\大公報記者蔡文豪攝
2025年度邵逸夫天文學獎近日頒予加拿大理論天體物理研究所教授約翰.理查.邦德(John Richard Bond),及英國劍橋大學天體物理學榮休教授喬治.艾夫斯塔希歐(George Efstathiou),以表彰他們在宇宙學方面的開創性工作,尤其是他們對微波背景輻射漲落的研究,從而精確測定出宇宙的年齡約138億年、幾何結構和質能含量(暗物質與暗能量)。
邦德與艾夫斯塔希歐近日接受《大公報》訪問分享獲獎感受,他們將榮譽歸功於與摯友的默契合作,許多科研成果都是透過彼此討論得出來。\大公報記者 肖泓宇
邦德近日接受《大公報》訪問分享獲獎感受:「能與喬治一同獲獎,意義非凡。他不只是我多年的合作夥伴,更是摯友。」他憶述,獲悉得獎時正與妻子在葡萄牙里斯本,準備前往意大利都靈參加宇宙微波背景發現60周年紀念活動。「時機巧合得如同宇宙的安排,在這樣一個充滿友誼與共同回憶的場合分享喜悅,再好不過。」
暗物質加入「模型」 揭學術新章
宇宙學在過去20年間經歷了一場革命,主要得益於對宇宙微波背景輻射(早期宇宙的遺跡)溫度和偏振場漲落的角功率譜(光的波長)日益精確的測量,讓人類得以一窺宇宙年輕時的面貌。
艾夫斯塔希歐表示,1965年宇宙微波背景被發現後,理論物理學家很快意識到宇宙的溫度一定存在差異,例如在宇宙中各個星系結構中體現溫度的差異。但當時完全不清楚這些結構的起源,於是就與邦德一同開始研究「暗物質」及宇宙大爆炸的相關理論,並在研究過程中發現:「如果宇宙在大爆炸階段產生了密度漲落,那麼通過宇宙微波背景,及對早期宇宙至今的推演,從而了解宇宙本身以及宇宙的物質構成。」
邦德補充,在早前宇宙模型裏是沒有暗物質的,而艾夫斯塔希歐與自己把暗物質加入了模型,並通過精細計算驗證了他們的預測符合宇宙標準模型,從而改寫了現代宇宙學,最終繪製出了更加精細的宇宙微波背景圖。
透過邦德和艾夫斯塔希歐的理論模型,揭示可觀測宇宙的空間幾何結構幾乎平坦,並可以得出宇宙年齡約138億年(誤差為0.15%)、宇宙膨脹速率(誤差為0.5%)等,其精確度是早前宇宙學家無法想像的。
此外,邦德與研究團隊提出了「宇宙網」的概念,這是一個由單個星系和更大的星系結構(星系團和星系群)構成的纖維狀網絡;他們亦建立了一套高斯隨機場峰值統計的數學理論,為理解宇宙中星系聚集現象的基礎,並為理解早期宇宙膨脹階段產生的原始非高斯性(指非正態分布)做出了奠基性的貢獻。
艾夫斯塔希歐除了在普朗克航天器數據分析中擔任主導角色,還與團隊共同開發了N體模擬技術,作為研究宇宙大尺度結構的有力工具,如可觀測宇宙內的質量和光、星系團的分布等,為標準宇宙模型的建立作出了基礎性的貢獻。
「將理論與實踐的結合,是我們科研發展非常關鍵的因素。」邦德表示,早前在理論天體物理研究所時,與眾多試驗及理論物理學家一同研究微波背景輻射,也正是這次會議整合了宇宙微波背景輻射領域的新研究,並在歐洲空間局和美國的技術支持下,發射了普朗克探測器,才有了如今的研究成果。
學術交流「衝突」化成「默契」
此外,友誼以及團隊的凝聚力也是促進科研進度的重要因素之一。邦德表示,做優秀的科學研究,最重要的就是享受與同事們共事的過程,他分享在與艾夫斯塔希歐日常學術交流時會出現不同意見的「衝突」,但彼此都明白自己研究的目標,心中有種默契的「聯結(bonding)」,許多科研成果都是透過彼此討論而得出來。
小檔案
約翰.理察.邦德(John Richard Bond)
•1950年於加拿大多倫多出生
•加拿大理論天體物理研究所教授暨多倫多大學教授
•加拿大皇家學會、英國倫敦皇家學會和美國物理學會院士、美國人文與科學院國際榮譽院士及美國國家科學院國際院士
喬治.艾夫斯塔希歐(George Efstathiou)
•1955年於英國倫敦出生
•英國劍橋大學天體物理學榮休教授
•英國倫敦皇家學會、英國皇家天文學會院士