兩位研究宇宙學的天文學家獲得2025年度第22屆邵逸夫奬

2025年度邵逸夫獎22週年得獎名單今日（5月27日）公佈。天文學奬方面平均頒予加拿大的約翰·理察·邦德（Johnn Richard Bond）教授和英國的喬治·艾夫斯塔希歐（George Efstathiou）教授，以表彰他們在字宙學方面的開創性工作，尤其是他們對字宙微波背景輻射漲落的研究。他們的預測已得到大量地面、氣球和太空觀測儀器的驗證，從而精確測定出宇宙的年齡、幾何結構和質能含量。

宇宙學在過去二十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日益精確的測量，尤其是美國太空總署探測器（Wilkinson Microwave Anisotropy Probe，簡稱 WMAP）是 （2001-2010）和歐洲太空總署的普朗克衞星（2009-2013）所作的貢獻。這些漲落很小— 背景輻射的強度在所有方向上大致相同，差異不超過0.01%，並且僅有輕微的偏振—但足以容許我們一窺宇宙極其年輕時的面貌，對許多基礎物理學方面的內容進行檢驗，揭露暗物質和暗能量的本質，並測量了許多基本宇宙學參數，其精確度是幾十年前的宇宙學家無法想像的。

為了描述宇宙微波背景輻射的微細結構，需要先建立一套理論架構，不少科學家對此作出了貢獻，邦德和艾夫斯塔希歐強調宇宙微波背景輻射作為宇宙學探測工具的重要性，並邁出了至關重要的一步，對特定模型中宇宙的歷史及其質量和能量之組成所能揭露的內容進行了精確的預測。現代用於解釋實驗結果的數值程式幾乎完全是基於邦德和艾夫斯塔希歐的物理學理論。後緻的實驗硏究精準地驗證了清晰而強有力的理論推測，這是天體物理學中罕見的案例。透過邦德和艾夫斯塔希歐的理論模型對這些實驗的解析，揭露可觀測字宙的空間幾何結構近乎平坦，並可以得出宇宙的年齡（精確度達到0.15%）、宇宙膨脹速率（精確度達到 0.5%）、暗能量貢獻宇宙臨界密度的比例（精確度優於1%），等等。此外，這些測量結果還有力地制約了關於早期宇宙的理論，這些理論可能提供了所有我們今天所見宇宙結構最初的「種子」，同時也制約了主導宇宙質能含量的暗物質和暗能量的性質。

邦德和艾夫斯塔希歐與實驗學家緊密合作。隨著儀器日益精密，測量日益準確，將理論預測付諸檢驗，獲取了對宇宙的深入瞭解。邵逸夫獎亦表彰邦德和艾夫斯塔希歐對宇宙學的其它貢獻。邦德和他的合作伙伴提出了「宇宙網」（Cosmic Web）的概念，這是一個由細絲和薄片構成的網絡，將單個星系與更大的結構（如星系團和星系群）聯繫起來。

他們還建立了一套高斯隨機場峰值統計的數學理論，這是我們理解宇宙中星系聚集現象的基礎，並為我們理解早期宇宙膨脹階段產生的原始非高斯性作出奠基性的貢獻。艾夫斯塔希歐一直是研究星系成團和星系演化的領軍人物之一，其研究基於規模日益龐大和觀測深度不斷拓展的星系巡天數據。他早期便倡導宇宙的質能由暗能量所主導，並與合作伙伴共同開發了N體模擬技術，作為研究宇宙大尺度結構的有力工具。此外，他還在普朗克衞星數據分析中擔任主導角色。總體而言，他們的研究幾乎涉及現代宇宙學每一個範疇，並為標準宇宙學模型的建立作出了基礎性的貢獻。

【圖：邵逸夫獎基金會；文：節錄自2025年邵逸夫天文學奬新聞稿及香港天文現場採訪】