传记

学历

1966年获得麻省理工学院双学士学位（数学和物理）；1970年获得麻省理工学院粒子物理学博士学位。

初期研究

乔治·斯穆特 不久转投宇宙学的研究，并前往威廉·劳伦司国立实验室继续他的研究。在威廉·劳伦司国立实验室，他与路易斯·阿尔瓦雷茨合作进行了HAPPE实验，利用一个平流层气球来探测大气层上部的反物质。

随后，他对阿诺·彭齐亚斯和罗伯特·威尔逊于1964年发现的宇宙微波背景辐射产生了兴趣（ CMB ）。当时，有许多关于宇宙结构等充满争议的基本问题。 一些宇宙模型推测宇宙是一个不停旋转的整体，因此宇宙微波背景辐射就会受到影响：观察的方向不同，它的温度就应该不同。 在路易斯·阿尔瓦雷茨和{{le|理查·穆勒|Richard A. Muller]]的帮助下，斯穆特制作了一个辐射差值测量计，用于观测两个夹角为60度的方向上宇宙微波背景辐射的差别。

这个仪器被安装在洛克西德的 U-2 侦察机上，并成功地测定了宇宙的整体旋转是零（不超出仪器的精确范围）。同时，这个仪器探测到了宇宙微波背景辐射温度上另一种形式的变化——偶极异向性。

这个偶极的图案（宇宙微波背景辐射在天空的一侧温度较高，另一侧的温度则较低）是一种地球相对于背景辐射的运动带来的多普勒效应，它被称作最后散射面。 这个多普勒效应产生的原因是由于太阳（实际上整个银河系）并非静止的，而是以接近于 600 km/s 的速度相对最后散射面运动。这可能是由我们星系和巨引源（又被称为“大引力子”）之间的万有引力引起的。

参与 COBE

怎样才能得到宇宙微波背景辐射黑体谱的完整谱形？怎样才能检测出微乎其微的宇宙微波背景辐射的异向性？马瑟和斯穆特领导的研究团组决心要解决这两个难题。

1974 年，马瑟提议发射专门用于探索宇宙背景的卫星，宇宙背景探测者（Cosmic Background Explorer，简称 COBE 卫星），对微波背景进行探测。提议获得NASA的批准。NASA 最初打算用航天飞机将 COBE 卫星送入太空。

但 1986 年挑战者号失事后，航天飞机停飞数年，COBE 卫星的前途莫测。为了能让 COBE 早日飞上天，马瑟和斯穆特与同事们专门争取到一枚火箭，最终于 1989 年11月将 COBE 卫星送入太空。马瑟作为 COBE 卫星科学项目的首席科学家自始至终领导和协调了 COBE 的观测以及对 COBE 观测资料的分析研究。

借助 COBE 卫星，马瑟领导的研究团组，首次完成了对宇宙微波背景辐射的太空观测，精确地测量出宇宙微波背景辐射各个波长的黑体谱形。利用太空的有利条件，他们一次完成了各个波长上的测量。弥补了过去由许多人的观测结果拼凑出并不完整的黑体谱这一遗憾。

他们对 COBE 卫星测量结果进行分析计算后发现， COBE 卫星观测到的宇宙微波背景辐射谱与温度为 2.74K 的黑体辐射谱非常符合，与大爆炸宇宙学所预言的结果非常一致。换句话说，他们更精确地验证了宇宙微波背景辐射的黑体谱形的特征。

在 COBE 卫星项目中，斯穆特主要负责测量微波背景辐射微小的温度波动。

1977 年，以斯穆特为首的天文学家小组，曾经将灵敏辐射仪放置在退役的 U2 高空侦察机上，在大气层上面飞行，得到了关于背景辐射中温度变化的第一个证据，叫做偶极异向性现象。天空的微波辐射在沿着地球运动的方向热一些，在反方向冷一些。这是由于地球随着太阳在宇宙当中向前穿行所产生的。

我们的地球绕着太阳运行，太阳绕着银河系的中心转动，银河系在本星系群中运动，本星系群又朝室女座星系团运动。本星系群相对于宇宙微波背景辐射的运动速度是最快的。偶极异向性是一种多普勒效应，并不是宇宙微波背景辐射本身的异向性。

斯穆特在 1977 年观测的基础上，设计了一个叫做差动微波辐射计（Differential Microwave Radiometer，简称 DMR）的特殊的精度更高的仪器，放置在 COBE 卫星上。

DMR 由 3.3mm、5.7mm 和 9.6mm 三个不同射电波长的三个辐射计组成。在这三个波长上，宇宙微波背景辐射的强度大大高于其他波长的强度。

斯穆特又为这个仪器设计了一对天线，使用这对天线去测量两个不同天区的温度差，能够测出 1% 的温度差，获得比其他辐射计精度更高的观测结果。

1992 年 4 月，斯穆特激动地宣布了，他们利用 COBE 卫星的观测结果--发现了期待已久的宇宙微波背景中的微弱的异向性现象，这是在 1 亿光年大小的天区内的热的和冷的变化。这些区域内的温度变化相对于平均温度为 2.74K 的微波背景来说，变化幅度仅有百万分之六。这微弱的温度起伏是由引力起伏造成的，也就是由物质密度的不均匀造成的。

马瑟和斯穆特领导的团组，利用 COBE 卫星所进行的观测和研究，更精确、也更全面地验证了宇宙微波背景辐射的两个特征，他们的工作使宇宙学的研究，进入了一个更为精确的新时代。

约翰·马瑟和乔治·斯穆特获得2006年诺贝尔物理学奖。他们于2006年12月10日，赴斯得哥尔摩接受诺贝尔奖评审委员会对他们的颁奖。

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