诺贝尔物理学奖揭晓！他们开启了宇宙学研究的新时代_2019年10月8日

2019年10月8日，天文物理学家詹姆斯·皮布尔斯（James Peebles）、米歇尔·梅厄（Michel Mayor）和迪迪埃·奎洛兹（Didier Queloz）共享了今年的诺贝尔物理学奖。其中，詹姆斯·皮布尔斯获奖理由是物理宇宙学的理论研究，而后两位科学家因发现首个围绕类日恒星运行的系外行星而获奖。

詹姆斯·皮布尔斯

詹姆斯·皮布尔斯1935年4月25日出生于加拿大的温尼伯，加拿大-美国物理学家和理论宇宙学家，普林斯顿大学阿尔贝特·爱因斯坦荣誉科学教授。

皮布尔斯是研究宇宙微波背景辐射的专家。早期宇宙是极高温度和极高密度的均匀气体——当时其实宇宙早期的气体并不是完全均匀的——但是，总之，随着宇宙的膨胀，尺度因子变大，早期宇宙的温度就反比例地降低了，为什么是反比例降低呢？

因为宇宙的尺度因子和光子波长成正比，随着宇宙的膨胀，尺度因子变大。因此光子波长正比例变长。同时因为波长和频率的乘积是光速，是一个常数，所以光子的频率与宇宙的尺度因子成反比。这就是宇宙学红移将引起光子的能量变低。能量在热力学上是波尔兹曼常数和温度的乘积，能量同时与光子频率成正比，所以光子的频率应该与温度成正比。所以总的结果是，尺度因子应该与温度成反比。