約翰·馬瑟（John C. Mather，1945年8月7日－）是美國(guó)國(guó)家航空航天局戈達(dá)德航天中心的高級(jí)天體物理學(xué)家。約翰·馬瑟于1968年在史瓦斯摩學(xué)院（Swarthmore College）獲得物理學(xué)學(xué)士學(xué)位，1974年在伯克利加州大學(xué)獲得物理學(xué)博士學(xué)位。他和喬治·斯穆特因發(fā)現(xiàn)了宇宙微波背景輻射的黑體形式和各向異性共同獲得2006年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

人物經(jīng)歷

約翰·馬瑟（John C. Mather）（1945年—）是馬里蘭州美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）戈達(dá)德航天中心（Goddard Space Flight Center）的高級(jí)天體物理學(xué)家。

2006年10月3日，瑞典皇家科學(xué)院宣布將諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予了美國(guó)科學(xué)家約翰·馬瑟(John C. Mather)和喬治·斯穆特(George F. Smoot)，頒獎(jiǎng)?wù)哒J(rèn)為他們發(fā)現(xiàn)的“宇宙微波背景輻射的黑體形式和各向異性”的研究有助于人類了解宇宙的開始及星系、恒星的起源，并使得宇宙形成的大爆炸理論得到進(jìn)一步支持。

研究領(lǐng)域

約翰·馬瑟生于1945年，深受曾經(jīng)參與青霉素研發(fā)的細(xì)菌學(xué)家外祖父的影響，他8歲時(shí)，在參觀了美國(guó)自然博物館和天文館后，便對(duì)天文、火山、恐龍和進(jìn)化產(chǎn)生了興趣。馬瑟于加州大學(xué)伯克利分校獲得物理學(xué)博士學(xué)位。

在紐約戈達(dá)德學(xué)院就讀博士后期間，他提出了關(guān)于探測(cè)宇宙背景輻射的建議。1976年，馬瑟在美國(guó)宇航局所屬的戈達(dá)德航天中心得到了研究科學(xué)家的職位，隨后成為項(xiàng)目科學(xué)家。在那里，他完成了在微波輻射領(lǐng)域的突破性工作。從1995年起，他成為韋伯紅外望遠(yuǎn)鏡的資深項(xiàng)目科學(xué)家。

喬治·斯穆特于1970年在麻省理工學(xué)院獲物理學(xué)博士學(xué)位，隨后開始研究大爆炸的有關(guān)問題。他在加州大學(xué)伯克利分校工作至今，他曾參與一項(xiàng)被稱為下一代實(shí)驗(yàn)的“普朗克探測(cè)器”計(jì)劃，該計(jì)劃致力于研究早期宇宙，并于2007年將探測(cè)器發(fā)射升空。在獲得2006年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)后，斯穆特準(zhǔn)備把獎(jiǎng)金捐獻(xiàn)給加州大學(xué)伯克利分校，作為博士后和研究生的獎(jiǎng)學(xué)金。

突出貢獻(xiàn)

宇宙是在什么時(shí)候以什么方式誕生的？它又是如何變得浩瀚無(wú)邊的？目前被科學(xué)界普遍接受的宇宙起源理論認(rèn)為，宇宙誕生于距今約100億到150億年前的一次大爆炸。微波背景輻射是宇宙大爆炸之后的遺留能量，它均勻分布在整個(gè)宇宙空間中。大爆炸后的宇宙逐漸冷卻，現(xiàn)在溫度為絕對(duì)溫度2.7度(約攝氏零下270度)。但大爆炸留下了“余溫”，因而發(fā)出的輻射帶有很明顯的溫度信號(hào)。1965年，貝爾實(shí)驗(yàn)室的兩位天文學(xué)家阿農(nóng)·彭齊亞斯和羅伯特·威爾遜發(fā)現(xiàn)了宇宙背景輻射，兩人因此獲得1978年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。但是對(duì)微波背景輻射的測(cè)量工作一開始都是在地面上進(jìn)行，很難做到精確測(cè)量。

馬瑟和斯穆特的合作來(lái)自于那個(gè)永恒的課題。1974年，馬瑟等建議美國(guó)宇航局實(shí)施COBE衛(wèi)星項(xiàng)目，并領(lǐng)導(dǎo)形成了1000多人的龐大研究團(tuán)隊(duì)。在這個(gè)項(xiàng)目中，馬瑟是衛(wèi)星遠(yuǎn)紅外線絕對(duì)光度計(jì)的負(fù)責(zé)人，他在揭示宇宙微波背景輻射的黑體形式的實(shí)驗(yàn)中承擔(dān)主要工作；斯穆特是另一決定性設(shè)備的負(fù)責(zé)人，負(fù)責(zé)探尋微波背景輻射在不同方向的微小溫差。

經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的努力之后，1989年11月18日，COBE衛(wèi)星終于被送入太空。1990年1月，馬瑟在一個(gè)會(huì)議中展示了COBE探測(cè)到的黑體輻射光譜曲線，這條曲線最終被證明完全符合黑體輻射特征，它的波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)于絕對(duì)溫度2.7度(零下270.46攝氏度）的光譜。

在分析了COBE的數(shù)據(jù)之后，斯穆特發(fā)現(xiàn)了宇宙微波背景輻射的各向異性。1992年，他向世界宣布，他發(fā)現(xiàn)了“漣波輻射”：宇宙微波背景輻射溫差為十萬(wàn)分之幾，這表明宇宙早期存在微波的不均勻性，大爆炸之后的各向異性作用于星系的發(fā)展，使人們因此而有可能明白地了解像星系、星體這樣的結(jié)構(gòu)是如何從各向均勻的大爆炸中產(chǎn)生的。這是迄今為止大爆炸最強(qiáng)有力的證據(jù)。

在COBE項(xiàng)目的基礎(chǔ)上，耗資1.45億美元的美國(guó)“威爾金森微波各向異性探測(cè)器”(WMAP)于2001年進(jìn)入太空，對(duì)宇宙微波背景輻射進(jìn)行更精確的觀測(cè)。該探測(cè)器以大衛(wèi)·威爾金森命名，因?yàn)殚L(zhǎng)期以來(lái)，他是宇宙背景輻射探測(cè)的主要力量，也是COBE團(tuán)隊(duì)的精神力量，但不幸于2002年逝世。

主要成就

目前科學(xué)界普遍接受的宇宙起源理論認(rèn)為，宇宙誕生于距今約137億年前的一次大爆炸。微波背景輻射作為大爆炸的“余燼”，均勻地分布于宇宙空間。測(cè)量宇宙中的微波背景輻射，可以“回望”宇宙的“嬰兒時(shí)代”場(chǎng)景，并了解宇宙中恒星和星系的形成過(guò)程。

雖然人們?cè)谏鲜兰o(jì)60年代就已知道微波背景輻射的存在，但針對(duì)這種大爆炸“余燼”的測(cè)量工作一開始都是在地面上展開，進(jìn)展十分緩慢。大爆炸理論曾預(yù)測(cè)，微波背景輻射應(yīng)該具有黑體輻射特性，但一直未能得到地面觀測(cè)結(jié)果的確認(rèn)。

借助1989年發(fā)射的COBE衛(wèi)星，馬瑟和斯穆特領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)首次完成了對(duì)宇宙微波背景輻射的太空觀測(cè)研究。他們對(duì)COBE衛(wèi)星測(cè)量結(jié)果進(jìn)行分析計(jì)算后發(fā)現(xiàn)，宇宙微波背景輻射與黑體輻射非常吻合，從而為大爆炸理論提供了進(jìn)一步支持。

另外，他們發(fā)現(xiàn)，宇宙微波背景輻射在不同方向上溫度有著極其微小的差異，也就是說(shuō)存在所謂的各向異性。這種微小差異揭示了宇宙中的物質(zhì)如何積聚成恒星和星系。諾貝爾獎(jiǎng)評(píng)審委員會(huì)提供的材料介紹說(shuō)，如果沒有這樣一種機(jī)制，那么今天的宇宙很可能完全不是現(xiàn)在這個(gè)樣子，其中的物質(zhì)也許像淤泥一樣均勻分布。

馬瑟和斯穆特等人實(shí)現(xiàn)了對(duì)微波背景輻射的精確測(cè)量，標(biāo)志著宇宙學(xué)進(jìn)入了“精確研究”時(shí)代。著名科學(xué)家霍金評(píng)論說(shuō)，COBE項(xiàng)目的研究成果堪稱20世紀(jì)最重要的科學(xué)成就。

在COBE項(xiàng)目的基礎(chǔ)上，耗資1.45億美元的美國(guó)“威爾金森微波各向異性探測(cè)器”2001年進(jìn)入太空，對(duì)宇宙微波背景輻射進(jìn)行了更精確的觀測(cè)。而歐洲“普朗克”衛(wèi)星不久也將發(fā)射升空，繼續(xù)提高研究的精確度。

所獲榮譽(yù)

約翰·馬瑟教授1964年畢業(yè)于哈佛大學(xué)數(shù)學(xué)系，1967年從普林斯頓大學(xué)獲得博士學(xué)位。目前任普林斯頓大學(xué)數(shù)學(xué)系教授。

他數(shù)學(xué)研究造詣很深，在映射的奇點(diǎn)理論、分層理論以及哈密頓動(dòng)力學(xué)等方面取得了突出成就。他的奇點(diǎn)理論研究解決了國(guó)際數(shù)學(xué)界的相關(guān)難題；分層理論的研究成果，為數(shù)學(xué)家舍斯頓獲得國(guó)際數(shù)學(xué)最高獎(jiǎng)菲爾茨獎(jiǎng)奠定了基礎(chǔ).有關(guān)哈密頓動(dòng)力學(xué)的研究被譽(yù)為該理論近20年來(lái)的“革命性發(fā)展”，約翰·馬瑟也由此被公認(rèn)為動(dòng)力系統(tǒng)研究領(lǐng)域的領(lǐng)袖人物。

約翰·馬瑟曾經(jīng)三次受邀在國(guó)際數(shù)學(xué)家大會(huì)做學(xué)術(shù)報(bào)告，1978年被美國(guó)國(guó)家科學(xué)院授予凱蒂獎(jiǎng)?wù)拢ㄔ摢?jiǎng)面向所有自然科學(xué)），1983年當(dāng)選美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院士，2003年獲得美國(guó)數(shù)學(xué)會(huì)貝克豪佛數(shù)學(xué)大獎(jiǎng)。

諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)

獲獎(jiǎng)原因

借助美國(guó)1989年發(fā)射的COBE衛(wèi)星發(fā)現(xiàn)了宇宙微波背景輻射的黑體形式和各向異性，為有關(guān)宇宙起源的大爆炸理論提供了支持，將有助于研究早期宇宙，幫助人們更多地了解恒星和星系的起源。公報(bào)說(shuō)他們的工作使宇宙學(xué)進(jìn)入了“精確研究”時(shí)代。

獲獎(jiǎng)感言

馬瑟在接到諾貝爾獎(jiǎng)評(píng)審委員會(huì)電話時(shí)說(shuō)，他感到“激動(dòng)和吃驚，但也不是完全意外，因?yàn)槿藗円恢痹谡務(wù)撐覀儯ǖ难芯浚??！耙婚_始，我們并沒有意識(shí)到我們的工作是多么重要。”他說(shuō)，“看看以前那些諾貝爾獎(jiǎng)得主的名字，得獎(jiǎng)讓我不知所措。我們將要慶祝，但還不知道怎么去慶祝。”

斯穆特則是在半夜接到了諾貝爾獎(jiǎng)評(píng)審委員會(huì)的電話。“我很驚訝，他們居然知道我的電話號(hào)碼?！彼f(shuō)，“這一發(fā)現(xiàn)在某種程度上令人難以置信，現(xiàn)在它廣獲承認(rèn)，太棒了?！?/p>