约翰·马瑟

美国天体物理学家

约翰·马瑟（John C. Mather，1945年8月7日－）是美国国家航空航天局戈达德航天中心的高级天体物理学家。约翰·马瑟于1968年在史瓦斯摩学院（Swarthmore College）获得物理学学士学位，1974年在伯克利加州大学获得物理学博士学位。他和乔治·斯穆特因发现了宇宙微波背景辐射的黑体形式和各向异性共同获得2006年的诺贝尔物理学奖。

人物经历

约翰·马瑟（John C. Mather）（1945年—）是马里兰州美国国家航空航天局（NASA）戈达德航天中心（Goddard Space Flight Center）的高级天体物理学家。

2006年10月3日，瑞典皇家科学院宣布将诺贝尔物理学奖授予了美国科学家约翰·马瑟(John C. Mather)和乔治·斯穆特(George F. Smoot)，颁奖者认为他们发现的“宇宙微波背景辐射的黑体形式和各向异性”的研究有助于人类了解宇宙的开始及星系、恒星的起源，并使得宇宙形成的大爆炸理论得到进一步支持。

研究领域

约翰·马瑟生于1945年，深受曾经参与青霉素研发的细菌学家外祖父的影响，他8岁时，在参观了美国自然博物馆和天文馆后，便对天文、火山、恐龙和进化产生了兴趣。马瑟于加州大学伯克利分校获得物理学博士学位。

在纽约戈达德学院就读博士后期间，他提出了关于探测宇宙背景辐射的建议。1976年，马瑟在美国宇航局所属的戈达德航天中心得到了研究科学家的职位，随后成为项目科学家。在那里，他完成了在微波辐射领域的突破性工作。从1995年起，他成为韦伯红外望远镜的资深项目科学家。

乔治·斯穆特于1970年在麻省理工学院获物理学博士学位，随后开始研究大爆炸的有关问题。他在加州大学伯克利分校工作至今，他曾参与一项被称为下一代实验的“普朗克探测器”计划，该计划致力于研究早期宇宙，并于2007年将探测器发射升空。在获得2006年诺贝尔物理学奖后，斯穆特准备把奖金捐献给加州大学伯克利分校，作为博士后和研究生的奖学金。

突出贡献

宇宙是在什么时候以什么方式诞生的？它又是如何变得浩瀚无边的？目前被科学界普遍接受的宇宙起源理论认为，宇宙诞生于距今约100亿到150亿年前的一次大爆炸。微波背景辐射是宇宙大爆炸之后的遗留能量，它均匀分布在整个宇宙空间中。大爆炸后的宇宙逐渐冷却，现在温度为绝对温度2.7度(约摄氏零下270度)。但大爆炸留下了“余温”，因而发出的辐射带有很明显的温度信号。1965年，贝尔实验室的两位天文学家阿农·彭齐亚斯和罗伯特·威尔逊发现了宇宙背景辐射，两人因此获得1978年的诺贝尔物理学奖。但是对微波背景辐射的测量工作一开始都是在地面上进行，很难做到精确测量。

马瑟和斯穆特的合作来自于那个永恒的课题。1974年，马瑟等建议美国宇航局实施COBE卫星项目，并领导形成了1000多人的庞大研究团队。在这个项目中，马瑟是卫星远红外线绝对光度计的负责人，他在揭示宇宙微波背景辐射的黑体形式的实验中承担主要工作；斯穆特是另一决定性设备的负责人，负责探寻微波背景辐射在不同方向的微小温差。

经过长期的努力之后，1989年11月18日，COBE卫星终于被送入太空。1990年1月，马瑟在一个会议中展示了COBE探测到的黑体辐射光谱曲线，这条曲线最终被证明完全符合黑体辐射特征，它的波长对应于绝对温度2.7度（零下270.46摄氏度）的光谱。

在分析了COBE的数据之后，斯穆特发现了宇宙微波背景辐射的各向异性。1992年，他向世界宣布，他发现了“涟波辐射”：宇宙微波背景辐射温差为十万分之几，这表明宇宙早期存在微波的不均匀性，大爆炸之后的各向异性作用于星系的发展，使人们因此而有可能明白地了解像星系、星体这样的结构是如何从各向均匀的大爆炸中产生的。这是迄今为止大爆炸最强有力的证据。

在COBE项目的基础上，耗资1.45亿美元的美国“威尔金森微波各向异性探测器”(WMAP)于2001年进入太空，对宇宙微波背景辐射进行更精确的观测。该探测器以大卫·威尔金森命名，因为长期以来，他是宇宙背景辐射探测的主要力量，也是COBE团队的精神力量，但不幸于2002年逝世。

主要成就

目前科学界普遍接受的宇宙起源理论认为，宇宙诞生于距今约137亿年前的一次大爆炸。微波背景辐射作为大爆炸的“余烬”，均匀地分布于宇宙空间。测量宇宙中的微波背景辐射，可以“回望”宇宙的“婴儿时代”场景，并了解宇宙中恒星和星系的形成过程。

虽然人们在上世纪60年代就已知道微波背景辐射的存在，但针对这种大爆炸“余烬”的测量工作一开始都是在地面上展开，进展十分缓慢。大爆炸理论曾预测，微波背景辐射应该具有黑体辐射特性，但一直未能得到地面观测结果的确认。

借助1989年发射的COBE卫星，马瑟和斯穆特领导的研究团队首次完成了对宇宙微波背景辐射的太空观测研究。他们对COBE卫星测量结果进行分析计算后发现，宇宙微波背景辐射与黑体辐射非常吻合，从而为大爆炸理论提供了进一步支持。

另外，他们发现，宇宙微波背景辐射在不同方向上温度有着极其微小的差异，也就是说存在所谓的各向异性。这种微小差异揭示了宇宙中的物质如何积聚成恒星和星系。诺贝尔奖评审委员会提供的材料介绍说，如果没有这样一种机制，那么今天的宇宙很可能完全不是现在这个样子，其中的物质也许像淤泥一样均匀分布。

马瑟和斯穆特等人实现了对微波背景辐射的精确测量，标志着宇宙学进入了“精确研究”时代。著名科学家霍金评论说，COBE项目的研究成果堪称20世纪最重要的科学成就。

在COBE项目的基础上，耗资1.45亿美元的美国“威尔金森微波各向异性探测器”2001年进入太空，对宇宙微波背景辐射进行了更精确的观测。而欧洲“普朗克”卫星不久也将发射升空，继续提高研究的精确度。

所获荣誉

约翰·马瑟教授1964年毕业于哈佛大学数学系，1967年从普林斯顿大学获得博士学位。目前任普林斯顿大学数学系教授。

他数学研究造诣很深，在映射的奇点理论、分层理论以及哈密顿动力学等方面取得了突出成就。他的奇点理论研究解决了国际数学界的相关难题；分层理论的研究成果，为数学家舍斯顿获得国际数学最高奖菲尔茨奖奠定了基础.有关哈密顿动力学的研究被誉为该理论近20年来的“革命性发展”，约翰·马瑟也由此被公认为动力系统研究领域的领袖人物。

约翰·马瑟曾经三次受邀在国际数学家大会做学术报告，1978年被美国国家科学院授予凯蒂奖章（该奖面向所有自然科学），1983年当选美国国家科学院院士，2003年获得美国数学会贝克豪佛数学大奖。

诺贝尔物理学奖

获奖原因

借助美国1989年发射的COBE卫星发现了宇宙微波背景辐射的黑体形式和各向异性，为有关宇宙起源的大爆炸理论提供了支持，将有助于研究早期宇宙，帮助人们更多地了解恒星和星系的起源。公报说他们的工作使宇宙学进入了“精确研究”时代。

获奖感言

马瑟在接到诺贝尔奖评审委员会电话时说，他感到“激动和吃惊，但也不是完全意外，因为人们一直在谈论我们（的研究）”。“一开始，我们并没有意识到我们的工作是多么重要。”他说，“看看以前那些诺贝尔奖得主的名字，得奖让我不知所措。我们将要庆祝，但还不知道怎么去庆祝。”

斯穆特则是在半夜接到了诺贝尔奖评审委员会的电话。“我很惊讶，他们居然知道我的电话号码。”他说，“这一发现在某种程度上令人难以置信，现在它广获承认，太棒了。”

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