2020年諾貝爾物理學獎頒給了研究黑洞的三位科學家。圖為2020年諾貝爾物理學獎得主羅傑·彭羅斯(右)與史蒂芬·霍金(左)。圖源:The Arc of Life: Roger Penrose,https://iai.tv/video/the-arc-of-life-roger-penrose
2020年10月6日,瑞典皇家科學院宣布,將2020年諾貝爾物理學獎的一半授予羅傑·彭羅斯(Roger Penrose),「以表彰他發現黑洞的形成是廣義相對論的準確預言」;另一半則授予萊因哈德·根澤爾(Reinhard Genzel)和安德烈亞·蓋茲(Andrea Ghez),「以表彰他們發現銀河系中心有一個超大質量的緻密物體」。
對這一結果,多位物理學家連稱意外,畢竟2019年諾貝爾物理學獎頒發的領域也是關於宇宙的研究,而最近一些年諾貝爾物理學獎頒發的數據,似乎顯示出粒子物理、天體物理、凝聚態物理、原子分子及光物理四個領域輪流獲獎的跡象。為何諾貝爾物理學獎會連續頒發給天體物理學領域?
另外,公眾很關心的一個問題是:如果英國物理學家史蒂芬·霍金也在世,是否也應獲得此次諾獎?因為在羅傑·彭羅斯1965年提出黑洞中心的時空奇點的理論後,是霍金將其發展,應用於宇宙大爆炸的奇點。
在諾貝爾獎100多年的歷史中,女性獲得者非常少,尤其是在物理學領域。今年的一個驚喜是,第四位獲得諾貝爾物理學獎的女性出現了。未來,是否會有更多的女性獲得諾貝爾物理學獎?
北京時間10月6日晚上7點,瑞典理論天體物理學家本特·古斯塔夫松(Bengt Gustafsson)接受《知識分子》專訪,對以上問題進行了解答。對於物理學獎得主的最終勝出,作為瑞典皇家科學院院士,古斯塔夫松擁有名單宣布前最後一輪會議的投票權。
採訪 | 陳曉雪
音頻審校 | 宋宇錚
翻譯審校 | 吳學兵 王一葦
英國物理學家羅傑·彭羅斯獲得2020年諾貝爾物理學獎。圖為2011年10月,彭羅斯在義大利的一個科學節上。Cirone-Musi, Festival della Scienza / CC BY-SA
知識分子:去年諾貝爾物理學獎頒發給了天體物理學,今年又給了天體物理學,這讓很多人驚訝。你們是如何決定的?
古斯塔夫松:物理學是一個非常大的領域,我們無意於選某一個特定的主題或每年換一個主題。相反,我們傾心於最有意思的發現和發明。如果你看看那麼多的地外行星以及去年的獎項,今年獎勵的就是一個非常不同的主題。去年獎勵的發現,是在我們的恆星系統中,有很多很多的行星,這比我們之前想的要多的多。這是一個基礎的發現。
但是黑洞是如此不一樣。據我們所知,我們附近沒有任何黑洞,但是黑洞又表現出非常奇特的行為,從某種意義上來說,它們與正常的物質非常不同。所以,對於我和我的同事們來說,今年的獎項與去年的獎項完全不是一回事。
但是你是對的,它們都是天文學家研究的領域。這反過來表明,在過去50多年中,天文學一直是物理學領域非常活躍和成功的分支。在這一時期,天文學領域有許多新的發現,很多有趣的天體表現出奇妙的現象。這也是這兩個獎項如此接近的原因。
知識分子:有一個猜測,如果霍金還在世,他也很有可能獲得這次的諾貝爾物理學獎。您如何看待這一評論?
古斯塔夫松:史蒂芬·霍金確實是一位非常偉大的物理學家。如果他還在世,我們很可能會討論到他。但也有區別。彭羅斯(Penrose)很早就開始研究可能導致黑洞形成的理論。霍金則對廣義相對論的結果和所謂的真正的奇點,也就是理論上(引力)的無限大,更感興趣。這是宇宙大爆炸理論的一部分,他們倆也一起做了相關的研究。但是我們今天頒發的獎並不是給宇宙大爆炸的發現,而是給黑洞。史蒂芬·霍金後來也對黑洞做了研究,並在黑洞的量子效應方面開展了非常有趣的研究。但是,他的理論目前還沒有被觀測所證實。所以,今年沒有將其作為獲獎主題進行討論。
所以,我的答案是,如果霍金健在,我們應該不會去提他在這個獎項上是否有足夠競爭力。但我會認為,他還不是最自然的人選,因為在這種情況下,彭羅斯比他更接近獲獎。
知識分子:您的意思是,彭羅斯的理論更加實際,更容易被實驗所證實嗎?
古斯塔夫松:從某種意義上說,彭羅斯的理論是非常實際的,他表現出來的是數學上的好奇心,正如他指出奇點出現在廣義相對論中一樣,證明奇點在現實中幾乎不可避免。也就是說,只要物體質量足夠大,它在開始塌縮終結其生命時,最後形成奇點是無法避免的。我認為這是非常實際的,因為他證明了奇點不僅是理論中數學上的奇點,而且在現實中確實存在。
當然,很難說這些理論對我們有什麼現實中的實際用途。但是它使得我們對空間和時間有了更深的理解。它表明時空與我們在地球上行走時所想像的完全不同,我認為這本身就是非常基礎的重要認識。我們認為時空存在是理所當然的,因為它們無處不在,但事實上,它們是以一種我們難以置信的方式被物質包裹了起來,並受到物質的影響。我認為這對於我們理解這個世界非常重要。
美國加州大學洛杉磯分校教授Andrea Ghez成為第四位諾貝爾物理學獎的女性得主。圖源:UCLA
知識分子:最後一個問題是關於Andrea Ghez教授的。長時間以來,很少有女性獲得諾貝爾獎,尤其是物理學獎。Andrea Ghez教授此次獲獎,有評論認為,諾貝爾獎最近幾年也在進化,希望追趕上時代的步伐。您對此有什麼評論嗎?
古斯塔夫松:Andrea Ghez 是一位極其出色的天文學家。今天,當我環顧四周,我看到下一代科學家中有非常多的女性。例如,我們系的女性幾乎和男性一樣多,其中一些女科學家還極其優秀。所以世界正在朝著性別更加平等的方向迅速發展。我希望,而且我認為這是有充分證據的,未來幾十年,我們會有和男性一樣多的女性贏得物理學獎。我認為改變習慣需要時間。這個問題也與權力有關,因此至少要在某種程度上改變權力的分配。現在改變正在發生。我對此非常樂觀。
另外,Andrea Ghez 獲獎激勵了許多人,尤其是年輕女性。我知道她也在很積極地推動面向年輕科學家的教學工作。積極教育培養年輕科學家,對我們所有人而言都是一項重要的工作,而女性在其中的參與尤為重要,因為可以鼓舞其他女性也參與到這項事業中去。