解讀2020年諾貝爾物理學獎｜他們為人類找到了黑洞，也為探索「終極之問」打開了一扇新的大門

2020-10-07 文匯網

2020年諾貝爾物理學獎，再次「花落」天體物理學！

今年的三位獲獎者分別是英國科學家羅傑·彭羅斯（RogerPenrose），德國科學家賴因哈德·根策爾（ReinhardGenzel）和美國科學家安德烈婭·蓋茲（AndreaGhez），以表彰他們發現了宇宙中最奇特的現象之一——黑洞。

「黑洞的形成與宇宙結構形成有著十分緊密的聯繫。天體物理學家所做的努力，是為全人類揭示宇宙的奧秘，最終所要回答的便是困擾人類已久的終極問題：人類從何而來。」中國科學院院士、上海交通大學物理與天文學院教授景益鵬接受本報記者採訪，在解讀今年的物理學獎時直言，「今年的三位獲獎者各自從擅長的領域出發，為全人類找到了黑洞，並為其他人的研究打開了一扇新的大門。」

01 如果霍金還活著，或許也可以分享今年的諾獎

黑洞是愛因斯坦的廣義相對論中提及的預言產物，它被認為是一個巨大的能量集合體，具有吞噬一切物質的特性。然而，黑洞究竟是否存在，卻是百年來物理學家競相爭論的焦點。

愛因斯坦提出廣義相對論時，其實他本人並不相信黑洞存在。是羅傑·彭羅斯使用了巧妙的數學方法，證明黑洞是愛因斯坦廣義相對論的直接結果。1965年1月，彭羅斯證明了黑洞真的可以形成，並對其進行了詳細的描述：黑洞的核心是隱藏有一個奇點，在這個奇點中，所有已知的自然法則都失效。他的這篇開創性的文章至今仍被認為是自愛因斯坦以來對廣義相對論最重要的貢獻。

賴因哈德·根策爾和安德烈婭·蓋茲兩位科學家，他們一個用美國的凱克望遠鏡、一個用歐洲的VLT望遠鏡，觀測到了銀河系中間的高質量緻密天體。

「三位科學家的成果，可以說是理論與觀測的完美結合。其實，人類自從誕生以來就一直在追尋自身起源以及人類在宇宙中的位置。這次頒出的物理學獎，是對人類探索未知的又一次褒獎。」上海交大物理與天文學院教授劉江來專門提到，彭羅斯和霍金是合作夥伴，「如果霍金還活著，也許可以和他分享這個諾獎。」

李政道研究所天文研究部兼職研究員、上海交大物理與天文學院教授張鵬傑介紹，在1965年彭羅斯發表第一篇劃時代的論文後，又經過他和霍金長達5年的努力，才最終誕生了彭羅斯-霍金奇點定理，從理論上證明了黑洞(時空奇點）的存在。此後才誕生了黑洞觀測成果，以及去年的黑洞照片。

作為一名頂尖的數學物理學家，彭羅斯在該領域稱得上是彪炳史冊，「彭羅斯圖」「彭羅斯宇宙監督猜想」「彭羅斯過程」等，影響極其深遠。「雖然霍金的公眾影響力比他大，但業界公認彭羅斯的貢獻在霍金之上」。

02 在物理學領域，優秀的女性科學家嶄露頭角

令人欣喜的是，今年獲獎的安德烈婭·蓋茲是諾貝爾物理學獎史上第四位獲獎的女性得主。

這一獎項頒發以來，已獲獎的三位女科學家分別是瑪麗·居裡（1903年獲獎）、瑪麗亞·梅耶（1963年獲獎）和唐娜·斯特裡克蘭（2018年獲獎）。不難發現，從第一位女性獲獎到第二位，之間用了60年時間，而從第三位到第四位，卻僅僅用了兩年。由此觀之，在物理學領域，一批優秀的女科學家正嶄露頭角。

景益鵬認為，這與近年來科學界出臺的一些扶持女性科研人員的政策有一定關聯。比如，大學和研究所的入職，都會有一些硬性指標，要求保證一定的女性比例，鼓勵更多女性參與科學研究。和公眾印象可能有所不同，女性天文學家在國際學界目前並不算少，用景益鵬的話來說，「其實非常多」，現任國際天文學聯合會主席便是一位出色的荷蘭女天文學家。

安德烈婭·蓋茲在得知自己得獎消息後，接受媒體採訪時就表示，很高興能夠得獎，她希望以此激勵更多年輕女性能進入這一研究領域，「只要你對科學有熱情，就可以成就更多的事。」

03 天文學領域競爭激烈，諾獎得主的課題組也不例外

今年的新晉諾獎得主，和我國本土學者之間有不少學術交流。

景益鵬與賴因哈德·根策爾就打過不少交道。「根策爾時常到上海參加國際學術會議，與這座城市、和我們的學者交流頻繁。」在他眼裡，根策爾是一位非常有天賦且嚴謹的觀測天文學家，研究黑洞的形成僅僅是他眾多課題中的一個。目前，根策爾將自己更多的精力放在星系的形成上，「2005年之後，他主要研究高紅移星系，即觀測100億年前的星系的物理性質」。

上海交大物理與天文學院教授沈俊太也曾與賴因哈德·根策爾和安德烈婭·蓋茲打過交道。「天文學領域的競爭非常激烈，這兩個課題組一直都是競爭對手，他們之間的競爭非常激烈。尤其是在20多年前，觀測數據還不那麼豐富的情況下，不論是賴因哈德·根策爾還是安德烈婭·蓋茲，他們對對方數據的嚴苛程度都令人嘆服。」

相關焦點

  • 2020 諾貝爾物理學獎 | 研究黑洞有什麼意義？
    2020 年諾貝爾物理學獎授予黑洞相關研究，如何解讀三位獲獎者的貢獻？彭羅斯的成果從提出到得到諾獎認可足足過去了半個世紀之久，這中間經歷的無數質疑和抨擊，都隨著時間的消逝成為了獎盃背後的陰影。我們應當由衷感激彭羅斯為拓展人類視野做出的傑出貢獻。
  • 「黑洞的探索」2020年諾貝爾物理學獎解讀——吉林大學舉辦第二十...
    【文/研究生記者 姚麗麗 攝/學生記者 張瀚予】10月12日，吉林大學在鼎新圖書館報告廳舉辦第二十五期鼎新青年論壇，解讀2020年諾貝爾物理學獎「黑洞的探索」。報告廳座無虛席，校長張希專程來到現場，與師生們共同感受物理魅力。
  • 2020年諾貝爾物理學獎揭曉，這次研究的是黑洞
    ，帶我們發現宇宙探索的又一「高光時刻」——黑洞和銀河系「最深處的秘密」。2020年諾獎，聚焦銀河系「最深處的秘密」今年的諾貝爾物理學獎仍然聚焦天體物理學領域，帶我們發現宇宙探索的又一「高光時刻」——黑洞和銀河系「最深處的秘密」。這三位科學家正是在這一領域做出了開創性的貢獻。
  • 2020年諾貝爾物理學獎公布
    今年的諾貝爾物理學獎仍然聚焦天體物理學領域，帶我們發現宇宙探索的又一「高光時刻」——黑洞和銀河系「最深處的秘密」。當天在瑞典皇家科學院會議廳舉行的發布會比預定時間晚10多分鐘。皇家科學院常任秘書戈蘭·漢松首先向因新冠疫情而無法現場報導的媒體表示歉意，並解釋這一延遲是因為與獲獎者聯繫。隨後他公布了獲獎者名單及主要成就。
  • 科普｜他們「看到」了黑洞——解讀2020年諾貝爾物理學獎成果
    新華社北京10月6日電（記者羅國芳）2020年諾貝爾物理學獎頒發給了三位獲獎者，因為「他們發現了宇宙中最奇異的現象之一——黑洞」。英國物理學家羅傑·彭羅斯證明黑洞是廣義相對論的直接產物。10月6日，在瑞典斯德哥爾摩，瑞典皇家科學院公布2020年諾貝爾物理學獎獲得者。（新華社發，魏學超攝）愛因斯坦提出的廣義相對論顛覆了傳統的空間和時間概念。
  • 2020年諾貝爾物理學獎揭曉,這次研究的是黑洞!
    2020年諾獎，聚焦銀河系「最深處的秘密」今年的諾貝爾物理學獎仍然聚焦天體物理學領域，帶我們發現宇宙探索的又一「高光時刻」——黑洞和銀河系「最深處的秘密」。這三位科學家正是在這一領域做出了開創性的貢獻。據諾貝爾官網介紹，羅傑·彭羅斯於1931年出生於英國科爾切斯特，他因發現黑洞的形成是廣義相對論的可靠預測而獲獎。
  • 銀河系中心有「怪物」—諾貝爾物理學獎又雙叒叕頒發給天體物理學
    之前根據四大領域（天體物理學、粒子物理學、原子分子及光物理學和凝聚態物理學）輪流轉的不成文規律，在去年天體物理學成就獲獎後，委員會連續第二年把獎項發給這一領域，實在出乎意料。而再向前推移，2017年的引力波探測也屬於天體物理學範疇。這一領域四年三獲諾獎，實在是讓其他領域的物理學家們坐不住啊。
  • 科普:他們「看到」了黑洞——解讀2020年諾貝爾物理學獎成果
    科普：他們「看到」了黑洞——解讀2020年諾貝爾物理學獎成果　　新華社北京10月6日電(記者羅國芳)2020年諾貝爾物理學獎頒發給了三位獲獎者，因為「他們發現了宇宙中最奇異的現象之一——黑洞」。　　英國物理學家羅傑·彭羅斯證明黑洞是廣義相對論的直接產物。
  • 引力波觀測的意義:為認識宇宙打開一扇新窗口
    只是一個開始諾貝爾物理獎的發布會延遲了5分鐘開始。當地時間上午11時50分，諾貝爾委員會成員走進瑞典皇家科學院的發布會房間，隨後公布了2017年諾貝爾物理獎的得獎人名單——美國麻省理工大學教授韋斯，加州理工學院教授巴裡什（Barry C. Barish）和索恩（Kip S. Thorne）。
  • 2020年諾貝爾物理學獎揭曉!他們發現神奇的「黑洞」 分享760萬獎金!
    摘要 【2020年諾貝爾物理學獎揭曉！他們發現神奇的「黑洞」 分享760萬獎金！】
  • 2020年諾貝爾物理學獎頒布 三位獲獎者與黑洞有關
    （來源：新華網）【浙江新聞+】專家解讀：假如霍金活著，他很可能拿今年諾獎2020年諾貝爾物理學獎今天揭曉，牛津大學教授羅傑·彭羅斯（Roger Penrose）、加州大學伯克利分校馬普地外物理研究所教授雷哈德·甘澤爾（Reinhard Genzel）和加州大學洛杉磯分校安德裡亞
  • 2020年諾貝爾物理學獎頒布,三位獲獎者與黑洞有關
    他們都發現了一個質量非常大且看不見的天體：在不超過太陽系的空間中聚集了約400萬個太陽的質量，使周邊恆星急速旋轉。這一開創性工作提供了迄今為止最令人信服的證據，即銀河系中央有一個超大質量的黑洞。諾貝爾物理學獎評委會主席戴維·哈維蘭德表示，今年獲獎者的發現開創了緻密和超大質量天體研究的新領域。但這些奇異天體還有很多問題急需解答。
  • 2020年諾貝爾物理學獎揭曉！他們發現神奇的「黑洞」分享760萬獎金
    安德裡亞·格茲，美國天文學家，加州大學洛杉磯分校物理學和天文學教授。今年諾貝爾物理學獎的唯一女性獲得者，同時也是第四位獲得諾貝爾物理學獎的女性。諾貝爾物理學獎是根據瑞典著名化學家阿爾弗雷德·貝恩哈德·諾貝爾的遺囑，以其部分遺產作為基金創立的5個獎項之一，旨在獎勵對人類物理學領域裡做出突出貢獻的科學家，由瑞典皇家科學院頒發。
  • 科技周刊薦讀 | 諾貝爾物理學獎花落「黑洞」
    精彩試讀>>>　　2020年諾貝爾物理學獎花落「黑洞」—　　向突破人類認知的新發現致敬　　有科學家說，宇宙是未來重大科學發現的溫床，有許多的秘密會來自於天上。　　黑洞，「吸」走了今年的諾貝爾物理學獎。獎項一半授予羅傑·彭羅斯，另一半授予萊因哈德·根澤爾和安德裡亞·格茲，前者是因為「發現廣義相對論預測了黑洞的形成」，後者則因為「發現銀河系中心的超大質量黑洞」。　　正如頒獎人所表示，今年的獎項關乎「宇宙最黑暗的秘密」——三位獲獎人都因在黑洞研究方面所做的卓越貢獻而獲獎。諾獎花落「黑洞」意味著什麼？
  • 2020年諾貝爾物理學獎揭曉,3位科學家因黑洞研究獲獎
    2020年諾貝爾物理學獎揭曉，3位科學家因黑洞研究獲獎 2020-10-08 07:25 來源：澎湃新聞·澎湃號·湃客
  • 他們「看到」了黑洞——解讀2020年諾貝爾物理學獎成果
    10月6日，在瑞典斯德哥爾摩，瑞典皇家科學院公布2020年諾貝爾物理學獎獲得者。新華社發（魏學超攝）新華社北京10月6日電 2020年諾貝爾物理學獎頒發給了三位獲獎者，因為「他們發現了宇宙中最奇異的現象之一——黑洞」。英國物理學家羅傑·彭羅斯證明黑洞是廣義相對論的直接產物。
  • 2020年諾貝爾物理學獎 聚焦銀河系「最深處的秘密」
    今年的諾貝爾物理學獎仍然聚焦天體物理學領域，帶我們發現宇宙探索的又一「高光時刻」——黑洞和銀河系「最深處的秘密」。 　　當天在瑞典皇家科學院會議廳舉行的發布會比預定時間晚10多分鐘。皇家科學院常任秘書戈蘭·漢松首先向因新冠疫情而無法現場報導的媒體表示歉意，並解釋這一延遲是因為與獲獎者聯繫。隨後他公布了獲獎者名單及主要成就。
  • 剛剛，2020年諾貝爾物理學獎頒布！霍金「戰友」獲獎，他們揭示了黑洞和銀河系的秘密
    瑞典皇家科學院在關於本次諾貝爾物理學獎的新聞稿中說，這三位科學家分享今年的諾貝爾物理學獎，是因為他們關於宇宙最奇特現象之一黑洞的發現。延伸閱讀：剛剛，2020年諾貝爾物理學獎頒布！霍金「戰友」獲獎，黑洞「吸納」全部獎金央視新聞報導，當地時間10月6日，瑞典皇家科學院常任秘書戈蘭·漢松宣布，將2020年諾貝爾物理學獎一半授予
  • 2020年諾貝爾物理學獎頒布與黑洞研究相關
    右：安德裡亞·格茲 美國天文學家，加州大學洛杉磯分校物理學和天文學教授。 瑞典皇家科學院6日宣布，將2020年諾貝爾物理學獎授予三名科學家。英國科學家羅傑·彭羅斯因證明黑洞是愛因斯坦廣義相對論的直接結果而獲獎；德國科學家萊因哈德·根澤爾和美國科學家安德裡亞·格茲因在銀河系中央發現超大質量天體而獲獎。
  • 2020諾貝爾物理學獎頒給了「銀河系中最黑暗的秘密」
    2020年，受新冠疫情影響，諾貝爾基金會宣布，今年的12 月將不再舉辦一年一度的諾貝爾獎頒獎晚宴，頒獎典禮也改為了線上，科學家們將通過電話得知獲獎情況。月6日下午，諾貝爾物理學獎揭曉。諾貝爾物理學獎就授予了三位天文學家，表彰他們「使我們理解宇宙的演化和地球在宇宙中的位置方面」的貢獻。