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；德國科學家賴因哈德·根策爾和美國科學家安德烈婭·蓋茲因在銀河系中央發現超大質量天體而獲獎。
新華社發（魏學超攝）
成果 開創了緻密和超大質量天體研究新領域
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十多分鐘。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。
瑞典皇家科學院在新聞公報中說，彭羅斯使用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。他證明了黑洞確實可以形成，並對其進行了詳細描述。他的開創性論文被認為是愛因斯坦之後對廣義相對論的最重要貢獻。
公報還說，自上世紀90年代初以來，根策爾和蓋茲分別領導一個科研小組，用各種先進的望遠鏡觀測銀河系中央一個名為「射手座A *」的區域。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。他說：「不僅有關於它們內部結構的問題，還有關於如何在黑洞周邊的極端條件下測試我們的引力理論的問題。」
蓋茲在現場電話連線時說：「科學對人類至關重要，我非常熱衷於教導年青一代提問和思考的能力，這對世界至關重要。」她表示，促使她進入該研究領域的，「首先是懷疑與興奮等綜合因素，我們仍然不知道黑洞中有什麼，這是令人著迷的一部分，這將有助於推動我們去了解新世界」。
彭羅斯1931年出生於英國，現為牛津大學教授；根策爾1952年生於德國，現任德國馬克斯·普朗克地外物理研究所所長，併兼任美國加利福尼亞大學伯克利分校教授；蓋茲1965年出生於美國，現為美國加利福尼亞大學洛杉磯分校教授。蓋茲也是迄今第四位獲諾貝爾物理學獎的女性科學家。
三位科學家將分享1000萬瑞典克朗（約合112萬美元）獎金，彭羅斯獲得其中一半，根策爾和蓋茲共享另外一半。
連線 黑洞研究，中國科學家也已取得重磅成果
記者從中國科學院了解到，中國科學家對於黑洞領域的研究也在全力以赴，並且已經取得成果。
黑洞領域研究專家、中國科學院國家天文臺研究員苟利軍告訴記者，黑洞是一種本身不發光的神秘天體。任何物質，包括光也無法從它身邊逃離。由於黑洞自身不發光，因此難以被發現。這讓科學家一度認為宇宙中的黑洞只是一種假設。而這三位科學家的「理論」打破了這種假設論斷，證明超大質量黑洞在星系中心是普遍存在的。
「當然，他們的研究成果都是三四十年前發表的。現在大多數人都已經知道黑洞在包括銀河系在內的宇宙中是存在的。這也正說明了三位科學家的巨大貢獻。」苟利軍說。理論預言，光銀河系中就有上億顆恆星級黑洞，但直到現在，科學家實際發現的黑洞仍然寥寥無幾。
記者了解到，中國科學家也一直開展黑洞的探索和研究，並已經取得了一批重磅成果。如苟利軍這些年就一直在通過動力學的方式測量恆星級黑洞的質量。他帶領團隊，最近精確測得天鵝座X1黑洞，有21倍太陽質量。此外，2019年11月，國際科學期刊《自然》發布了中國科學院國家天文臺劉繼峰、張昊彤研究團隊的重大研究發現。依託我國自主研製的郭守敬望遠鏡，中國天文學家發現了一顆到當時為止質量最大的恆星級黑洞，這顆70倍太陽質量的黑洞遠超理論預言的質量上限，顛覆了人們對恆星級黑洞形成的認知，有望推動恆星演化和黑洞形成理論的革新。
目前，一個名為「黑洞獵手」的計劃已經啟動。接下來，利用郭守敬望遠鏡極高的觀測效率，天文學家有望發現一大批「深藏不露」的黑洞，開創批量發現黑洞的新紀元。
解讀 他們「看到」了黑洞
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。他的方程式預言了黑洞的存在：大質量的天體會使空間彎曲、時間減慢，一個超大質量的天體甚至能吞噬光線，從而形成一片「絕對黑暗」的空間，這就是黑洞。值得一提的是，愛因斯坦本人並不相信黑洞真的可以存在。
然而，在愛因斯坦去世10年後，彭羅斯用巧妙的數學方法論證了黑洞可以形成，並對其進行了詳細描述：在黑洞的核心隱藏著一個奇點，它的時空曲率無窮大，密度也趨於無限大。一旦物質開始坍縮，就沒有什麼能阻止坍縮的繼續，所有物質只能沿一個方向走向奇點。這是一條通往時間盡頭的「單行道」。彭羅斯這篇開創性的論文發表於1965年1月，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。
利用恆星的軌道作為嚮導，根策爾和蓋茲提出了迄今最有說服力的證據，證明銀河系中心隱藏著一個看不見的超大質量天體。
根策爾和蓋茲分別領導一個研究小組，自上世紀90年代初以來一直試圖透過塵埃雲觀測銀河系中央一個名為「射手座A*」的區域。根策爾小組最初使用位於智利的新技術望遠鏡（NTT），而後使用位於智利帕拉納爾山上的甚大望遠鏡（VLT）。而蓋茲小組則使用位於美國夏威夷冒納凱阿山上的凱克天文臺。
近30年來，根策爾和蓋茲的團隊不斷完善觀測技術，追蹤觀測區域內眾多恆星中一批最亮恆星的運動軌跡。其中一顆恆星在不到16年的時間內完成了圍繞星系中心的完整運行，科學家們得以繪製出它的完整軌道。兩個研究團隊在數十年如一日的觀測後得出一致結論：銀河系中心存在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。對這個看不見的天體，目前唯一合理的解釋就是它是一個黑洞。
背景 數說諾貝爾物理學獎
113次：自1901年首次頒獎至2019年，諾貝爾物理學獎已頒發113次。首名獲獎者是發現X射線的物理學家倫琴，其他獲獎者還包括愛因斯坦、居裡夫人（瑪麗·居裡）、玻爾等。
1對夫妻：在物理學獎歷史上，曾有一對夫妻同時獲獎，即人們所熟知的居裡夫婦。瑪麗·居裡和丈夫皮埃爾·居裡因對放射性現象的研究獲得1903年諾貝爾物理學獎。有意思的是，居裡夫婦的女兒伊雷娜·約裡奧-居裡與丈夫弗雷德裡克·約裡奧1935年同獲諾貝爾化學獎。
2次獲獎：截至2019年，共有213人次獲得諾貝爾物理學獎，其中約翰·巴丁在1956年和1972年兩次摘走物理學獎，因此實際獲獎人數為212人。瑪麗·居裡也曾兩次獲諾獎，但獎項不同，1903年獲物理學獎，1911年獲化學獎。
4對父子：父子均獲諾貝爾物理學獎的共有4對，其中威廉·布拉格與勞倫斯·布拉格於1915年同時獲獎，其他三對父子不是同年獲獎。
科技前沿 科學家發現24顆比地球更宜居星球
美國和德國研究人員認為，地球不一定是全宇宙中最宜居星球，太陽系外有24顆行星可能比地球更適合生命體居住。
同時就職於美國華盛頓州立大學和德國柏林工業大學的教授德克·舒爾策-馬庫赫牽頭這項研究，與德國馬克斯·普朗克太陽系研究所和美國維拉諾瓦大學天文學家合作，確定「超宜居」標準，例如行星年齡、質量、體積、表面溫度、是否有水、與恆星距離等。他們最終從4500顆已知地外行星中篩選出24顆「超宜居」行星。不過，沒有一顆行星能滿足所有「超宜居」條件，但一般能滿足4個條件，意味著生命體可能在那裡生活得比在地球更舒適。
研究團隊近期在美國《天體生物學》雜誌發表文章，詳細介紹這些距離地球超過100光年的「超宜居」星球。其中一些星球比地球更古老、稍微大一些、略溫暖些、可能更溼潤。它們圍繞旋轉的恆星壽命比太陽長且變化更慢，生命體因而可能更容易在這些星球生長。所謂宜居，並不意味著這些星球上一定擁有生命體，僅表示它們的條件有助於生命體生長。
（原標題：三名科學家分享2020年諾貝爾物理學獎 他們因「看到」黑洞摘諾獎）
來源：北京晚報
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