本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定代表《大众科学》的观点
昨晚,2015年突破奖的获奖者揭晓,其中包括300万美元的基础物理学奖——这可能是科学界最丰厚的奖项。虽然之前的获奖者大多倾向于弦理论和理论宇宙学,但今年的获奖者是负责测量1998年宇宙加速膨胀的诺贝尔奖获奖团队,分别由索尔·珀尔马特领导,以及布莱恩·施密特和亚当·里斯领导。这一成就也为他们赢得了100万美元的邵逸夫奖,这使得暗能量研究非常有利可图,尽管这些团队将在大约50名物理学家之间分配这300万美元的奖金(珀尔马特、施密特和里斯将获得更大的份额,因为,嗯,他们领导了这些团队)。
值得注意其他获奖者,特别是七位年轻的物理学家,他们因其特别有前途的研究而获得了三个10万美元的新视野奖。位于安大略省滑铁卢的周界理论物理研究所的菲利普·C·舒斯特和娜塔莉亚·托罗因开发在粒子对撞机数据中寻找暗物质特征的新方法而获奖。
另外两个新视野奖与所谓的全息原理有关:“这个想法是由弦理论和黑洞提出的,即世界是一个全息图,就像信用卡上的图片一样,三维的幻觉被编码在二维表面上,”据《纽约时报》报道。斯坦福大学的肖恩·哈特诺尔因“应用全息方法来获得对强相互作用量子物质的卓越新见解”而获奖。还有一项四人共同获奖,获奖者是阿根廷库约国立大学巴尔塞罗研究所的奥拉西奥·卡西尼和玛丽娜·韦尔塔;伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的申西·柳;以及京都大学的武田隆志,“他们因量子场论和量子引力中关于熵的基本思想而获奖。”
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所以,衷心祝贺所有获奖者,但这篇文章完全是关于施密特的。我上次写关于宇宙加速膨胀的工作时,是在他们2011年首次获得诺贝尔奖的时候,当时我以一个故事开头,讲述了在宣布之前几年,布莱恩来洛杉矶拜访我们的经历。(他和时间领主从他们读研究生/博士后期间就是朋友了,尽管布莱恩现在在堪培拉的澳大利亚国立大学)
“我们带他去附近一家小吃店吃小吃和皮斯科酸酒。我记得那天晚上他们正在拍摄一部威尔·史密斯电影的场景,所以附近的店面布满了假的弹孔,奇怪的假枪声和爆炸声打断了我们的谈话。布莱恩丝毫没有感到不安,他向我们讲述了他在澳大利亚的生活,他在那里一边做研究,一边经营着自己的酒庄——因此他的推特账号是@CosmicPinot。”
没错,布莱恩·施密特是世界上唯一一位获得诺贝尔物理学奖的酿酒师,他专门酿造黑皮诺,因为那里的气候和土壤(或风土)特别适合这种品种。他和他的妻子在堪培拉附近的新南威尔士州萨顿拥有一家名为Maipenrai的四星级酒庄(泰语意为“一切都好”)。
令人惊讶的是,他并不是唯一酿酒的当地物理学家:还有拉赫山酒庄的大卫·卡彭特,他拥有物理学学位。“我们在堪培拉是一个非常学术化的群体,这里的很多酿酒师都拥有博士学位,”他早在2011年就告诉葡萄酒博主尼古拉·钱德勒。(甚至在安大略省有一位名叫布莱恩·施密特的加拿大酿酒师,这可能会引起一些混乱。)
尽管布莱恩在科学和商业方面都很精明,但他有一个和时间领主打赌输的坏习惯。在20世纪90年代打赌的一个赌局是,物理学家是否能够在20年内测量出整个宇宙的总物质密度。肖恩说是,布莱恩说不,肖恩赢了——部分原因是布莱恩自己的实验研究。
在我们洛杉矶的晚餐上,布莱恩又和肖恩打赌,大型强子对撞机不会发现希格斯玻色子。他发誓如果他输了,他会用他大量的飞行里程把我们俩都带到澳大利亚——而肖恩反过来会在堪培拉做一个公开演讲。
好吧,撇开偶尔出现的异议论文不谈,希格斯粒子的发现已经基本得到证实。布莱恩也信守诺言。2013年3月,我们飞往堪培拉,途中在悉尼短暂停留。其中有很多亮点,但其中之一:参观布莱恩的葡萄园和酿酒厂的个人旅行,到处都是袋鼠的粪便(以及偶尔出现的袋鼠身影)。
布莱恩在酿酒方面基本上是自学成才,通过反复试验的传统过程,在当地酿酒师(如卡彭特)的帮助下,他学会了酿造优质黑皮诺的精髓。“在天体物理学中,我试图把一切都做得完美。我不喜欢犯错误。酿酒就是关于犯错误的,”他在2011年告诉博主卡什·法鲁克。“我在天文学方面总是力求完美,而在酿酒方面,我知道我永远不会完美。”
不过,他的科学训练派上了用场:他开发了一个关于迈本莱多年来天气情况的综合数据库,他利用它在收获藤蔓上的葡萄时获得最佳风味。毫不奇怪,他很担心持续的气候变化的影响,并已开始尝试其他葡萄品种,以应对当地气候可能不再那么适合黑皮诺的那一天。
与此同时,“我正试图酿造出有点内涵的黑皮诺,而不仅仅是初级水果,在口感方面有一些趣味,复杂的野味,而不仅仅是草莓和浓郁的水果味,”他告诉法鲁克。该品牌受到了好评,布莱恩告诉我,当他宣布获得诺贝尔奖时,2011年剩下的少量年份葡萄酒(大约四个板条箱)在60秒内就售罄了。
这是一个小型酒庄——每年可能生产250瓶——所以他和他的家人承担了大部分工作,除了雇用修剪工来修剪葡萄藤。一旦葡萄被收获,它们就会被除梗(不压榨),尽管像大多数酿酒师一样,布莱恩会添加一些带梗的完整团块,以增加一些风味。好的黑皮诺讲究的是复杂性。
然后,他将葡萄在巨大的金属桶中发酵三到四个星期,这要归功于天然酵母的添加。接下来,葡萄酒被压榨,并在法国橡木桶中储存14到22个月不等。布莱恩偶尔会使用特殊的虹吸管来检查状态,以品尝正在酿造中的葡萄酒,而不会干扰发酵过程。
一旦它陈酿到布莱恩满意的程度,就会对各种混合酒进行大量的品尝,以确定迈本莱品牌中质量最高的葡萄酒。(显然,由于严重的干旱,2007年对澳大利亚黑皮诺来说是非常糟糕的一年,以至于该酒庄那一年没有为该品牌装瓶任何东西。)最后,葡萄酒用玻璃瓶塞装瓶(以避免诸如软木塞污染、氧化等问题),并设计出优雅的标签。
一位物理学家可能会爱上酿酒,这并不奇怪。首先,这里有大量的流体动力学,尤其是由毛细作用和马朗戈尼效应结合产生的一种称为“葡萄酒的眼泪”(或酒腿)的现象。
根据珍-卢最喜欢的Tumblr,第一种“帮助葡萄酒流到玻璃杯的壁上。与此同时,这种酒膜中的酒精比水蒸发得更快,从而提高了酒膜的表面张力,相对于下面主要的酒池。由于表面张力的这种梯度,葡萄酒会倾向于从较低表面张力的区域向上流到玻璃壁上。这也帮助将葡萄酒向上拉。当酒膜的重量对于毛细作用和表面张力来说太大而无法保持其位置时,酒滴——腿本身——会向下流。”
或许物理学和葡萄酒之间最明显的联系来自已故的物理学家(也是另一位诺贝尔奖得主)理查德·费曼,他曾就在简单的一杯葡萄酒中可以找到整个宇宙这一概念发表过著名的即兴演讲——布莱恩·施密特无疑也有这种感觉。
一位诗人曾说过,“整个宇宙都在一杯酒中。” 我们可能永远不会知道他这么说的含义,因为诗人的写作不是为了被理解。但如果我们在酒杯中仔细观察,确实能看到整个宇宙。这里有物理学的元素:随着风和天气变化而蒸发的扭曲液体,玻璃中的反射,还有我们想象中的原子。玻璃是地球岩石的提炼,在其组成中,我们看到了宇宙年龄的秘密和恒星的演化。酒中包含了哪些奇怪的化学物质?它们是如何产生的?这里有发酵物、酶、底物和产物。在酒中可以发现一个伟大的概括:一切生命都是发酵。没有人能在不发现许多疾病的病因的情况下发现葡萄酒的化学成分。红葡萄酒是如此鲜艳,将它的存在压入观察者的意识之中!如果我们为了方便,在我们狭小的头脑中,将这杯酒,这个宇宙,划分为不同的部分——物理学、生物学、地质学、天文学、心理学等等——请记住,大自然并不知道这些划分!所以让我们把它们重新组合在一起,不要忘记它最终的用途。让我们再享受最后一次乐趣:喝掉它,然后忘掉一切。