諾貝爾物理獎2005-2015

　　諾貝爾物理獎得主，您認識幾位？「江山代有才人出」，將出於何處？
　　人類是要側重探究基礎研究，還是以實用文明為導向？

　　每年十月諾貝爾獎頒布之後，都不免在媒體和學界引來話題，話題從獲獎人的國家和背景，學術經歷和奮鬥歷程，到得獎感言和頒獎花絮，諾貝爾獎誠然是全球科學界每年最大的盛事，因為它代表了科學成就的巔峰，也展現了科學發展的最新趨勢。

　　《諾貝爾物理獎2005-2015》集結科學月刊每年在諾貝爾物理獎得主公布時，邀請國內該領域的專家，針對該年各個得主的生平事蹟和得獎領域做深入分析，以深入淺出的文字和說明，讓讀者瞭解最前沿的科學研究現況。從學術發展的潮流到學術傳統的傳承，前瞻性地引導讀者思考科學的前景。

　　那麼諾貝爾物理獎的演變趨勢是什麼呢？過去十年裡，有2006年及2011年兩個純天文宇宙學的獎、有2008年及2013年兩個純粒子物理的獎、還有2015年的粒子與天文交界的獎。2007年的巨磁阻與2010年的石墨烯算是凝態物理，2012年的量子操控導向將來的量子計算，而2009年的光纖（高焜）與CCD、2014年的藍光LED，則屬於改變人類物質文明的應用科技與材料。若再回溯2005年從場論與雷射等不同角度所闡揚的「光同調性」，則介於粒子、光學與量子之間。如此可見過去十年的「四到五年循環」。想深入瞭解這是怎麼一回事，本書正可滿足你的好奇心與求知欲。

　　最後值得一提的是，這些撰稿的台灣科學家當中，有許多和得獎大師有師承關係，讓我們一窺得獎者或特立獨行的研究風格，或平易近人的為人處事一面，更神遊於他們治學的風範和精神，諾貝爾獎，得之不易，但有跡可循。

專家推薦

　　侯維恕（台灣大物理系講座教授）

作者簡介

科學月刊

　　《科學月刊》（Science Monthly）是台灣本土科普領域的代表性刊物，代表好幾個世代的台灣科學家和理工知識分子回饋社會的心意，所形成的科學沙龍風貌以及在中學科學教育和科學政策上所造成的影響，都是《科學月刊》在台灣科學社群發展以及文化影響方面的具體表徵。作為國內科普推廣的重要刊物，介紹每年的諾貝爾獎內容是不可少的任務與目標。《科學月刊》距上次將介紹諾貝爾獎文章集結成冊，已過十年，這次與八旗文化合作，十年磨一劍，刊出合集，也望在科學知識的傳遞和累積上，有所貢獻，不僅如此，《科學月刊》還會持續介紹每一年的諾貝爾獎成果，為下一個十年一書而努力。

2011年諾貝爾物理桂冠

從「星」看世界—加速膨脹的宇宙

天文學家原本認為宇宙在大爆炸後的快速擴張應會漸趨緩，但三位天文物理學家透過觀測遙遠超新星，發現宇宙正加速膨脹。

追求認識我們所在的宇宙——包括宇宙如何演變至現今的面貌、未來又將如何發展等問題——或許是歷世歷代最深邃又最迷人的奧祕之一。2011年的諾貝爾物理獎頒給了索爾．波麥特（Saul Perlmutter）、布萊恩．施密特（Brian Schmidt）及亞當．李斯（Adam Riess）三位博士，表揚他們發現宇宙加速膨脹的成就。這個透過觀測遙遠超新星而獲致的發現，不僅具有重大意義，也從此改變了人類對宇宙的看法。

20世紀末宇宙大發現

1998年關於「我們所在之宇宙正加速膨脹！」的發現，令專家都跌破眼鏡、大感意外。在此之前，宇宙論學者普遍認為宇宙中物質本身的重力會把宇宙拉回來，所以宇宙的膨脹率將會隨著時間減緩——自1920年代人們發現宇宙正在膨脹以來，宇宙的膨脹史一直是理解宇宙過程重要的一環。當時，有兩個天文學團隊利用遙遠的Ia型超新星（Type Ia supernova）測量宇宙膨脹率，試圖印證宇宙膨脹隨時間減緩的假設。其中一個團隊由波麥特博士領軍，在勞倫斯柏克萊國家實驗室（Lawrence Berkeley National Laboratory）執行「超新星宇宙學計畫（Supernova Cosmology Project）」；另一個是由施密特博士和李斯博士領軍的跨國團隊，進行「高紅移超新星搜尋（High-Z Supernova Search Team）」計畫；當時李斯博士是加州大學柏克萊分校榮獲Miller研究獎金的博士後研究員，與位於勞倫斯柏克萊國家實驗室的波麥特博士只有咫尺之遙。

Ia型超新星是少見的、激烈的白矮星爆炸的結果。如果白矮星恰巧處在兩顆星互繞旋轉的雙星系統內，而能逐漸吸取另一顆伴星的質量，當白矮星達到1.38倍太陽質量（即稱為Chandrasekhar limit的臨界質量）後，它的電子簡併壓力（electron degeneracy pressure）無法繼續支持本身之萬有引力，便會經歷一次熱核的爆炸。爆炸的能量驚人，短期內超新星甚至比所在的星系更亮。由於爆炸的白矮星質量都相同，我們預期在全宇宙中，每次這類爆炸所釋放的能量是相同的，因此，釋放的光也相同。這是很重要的一個假設：Ia型超新星在理論上是好的「標準燭光」（standard candles），因為我們預計它們的內秉光度（intrinsic luminosity，即本身的光度）是相同的。