諾貝爾物理學獎又發給了天體物理  與該獎再次失之交臂的華人科學家有多牛？

來源：21Tech(News-21)

作者：楊清清

編輯：李清宇、劉雪瑩

北京時間10月6日晚間消息，2020年諾貝爾物理學獎在瑞典揭曉。羅傑·彭羅斯（Roger Penrose）、萊因哈德·根澤爾（Reinhard Genzel）和安德裡亞·格茲（Andrea Ghez）三位物理學家分享了今年的這一獎項，獲獎原因是他們發現了「宇宙最黑暗的秘密」，即黑洞。

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。設立物理學獎項，最早在阿爾弗雷德·諾貝爾1895年的遺囑中被提及。

從1901年至2019年，諾貝爾物理學獎已頒發113次，其中最年輕的獲獎者為25歲，最年長者為96歲，此前歷屆得主中有三位女性。

最黑暗的秘密

據諾獎官方介紹，本次諾貝爾物理學獎一半授予羅傑·彭羅斯，獲獎原因是其「發現黑洞的形成是對廣義相對論的穩定預測」。

官方表示，羅傑·彭羅斯發明了巧妙的數學方法，探索了愛因斯坦的廣義相對論，「他證明了該理論可預測黑洞的形成，這種時空中的怪物可以捕獲進入其中的萬物。」

另一半則授予萊因哈德·根澤爾和安德裡亞·格斯，獲獎原因是他們「發現銀河系中心的超大緻密物體」。他們的研究成果認為，一個隱形且非常重的天體控制著我們銀河系中心恆星的軌道。目前唯一已知的解釋是，那是一個超大質量的黑洞。

今年諾獎獎金為1000萬瑞典克朗（約合760萬人民幣），這意味著羅傑·彭羅斯拿到500萬克朗，另外兩位物理學家分享500萬克朗。

今年諾貝爾物理學獎的頒發，是否與去年首度流出的黑洞照片有關，無從得知。但毫無疑問，黑洞真容面世，帶來的震撼是史無前例的。2019年4月10日，事件視界望遠鏡（EHT）宣布了超大質量黑洞的照片，望遠鏡的觀測目標包括銀河系中心黑洞Sgr A*，以及位於星系M87中的黑洞。照片甫一公布，全球轟動，各大新聞媒體爭相報導。

同時，與上次黑洞照片流出的輿論類似，今年物理學獎公布之後，有多位人士感嘆史蒂芬·霍金的逝去。霍金在科學上有許多貢獻，包括與本次諾獎得主之一的羅傑·彭羅斯共同合作提出在廣義相對論框架內的彭羅斯-霍金奇性定理，以及他對關於黑洞會發放輻射的理論性預測（現稱為霍金輻射）。

「霍金對黑洞物理學的貢獻是開創性的，在霍金和彭羅斯之前，沒有人知道黑洞這種奇特的天體可以用數學上嚴格的東西來描述，可以說是霍金開創了黑洞物理學。」有業內人士評論道。

天體物理學成大贏家

需要注意的是，細數近四年的諾貝爾物理學獎中，有三年的獎項均與宇宙學及天體物理學相關，宇宙天體相關奧秘的研究可謂是近年來諾獎的大贏家。

因此，有人戲稱諾貝爾物理學獎該改名為諾貝爾天文學獎了。

資料顯示，除了2020年的「黑洞探秘」獲獎之外，2019年摘得諾貝爾物理學獎的是宇宙學和系外行星領域。美國普林斯頓大學名譽教授詹姆斯·皮波斯（James Peebles）因「在物理宇宙學上的理論發現」獨享一半獎金，瑞士日內瓦大學教授米歇爾·馬約爾（Michel Mayor）和迪迪埃·奎羅茲（Didier Queloz）因「發現一顆環繞類太陽恆星的系外行星」共享另一半獎金。

而2017年的主題詞則是LIGO引力波。三名美國科學家雷納•韋斯、基普•索恩和巴裡•巴裡什獲獎，理由是「在LIGO探測器和引力波觀測方面的決定性貢獻」。

熱門華人候選人再度落選

本次諾貝爾物理學獎公布之前，有媒體預測，「納米發電機之父」王中林有望獲得今年的諾貝爾獎。

事實上，早在2015年，便有預測表示，中科院外籍院士王中林教授成為諾獎熱門。即便2015年不會獲獎，也將在未來得獎。

不過當年，斬獲諾貝爾物理學獎的是日本科學家梶田隆章與加拿大科學家阿瑟•麥克唐納，兩位科學家專注於中微子振蕩的研究，奪獎熱門王中林最終與獎項失之交臂。

作為納米領域研究的「大拿」，身為喬治亞理工學院終身校董事講席教授、中國科學院外籍院士和歐洲科學院院士、中國科學院北京納米能源與系統研究所所長、首席科學家的王中林，早已斬獲諸多國際大獎。

2019年6月14日，王中林憑藉在微納能源和自驅動系統領域的開創性成就，獲得2019年度「阿爾伯特·愛因斯坦世界科學獎」（Albert Einstein WorldAward of Science），他也是首位獲此殊榮的華人科學家。

義大利總統馬塔雷拉為王中林頒發埃尼獎獎章，圖：中國日報

作為「納米發電機之父」，王中林於2006年首次發明了壓電納米發電機，2007年成功首次研發出由超聲波驅動的可獨立工作的直流納米發電機，2008年研發出可以利用衣料來實現發電的「發電衣」的原型發電機。

對於人類社會而言， 是革命性的變化。通俗而言，它可以將微小的機械能轉化為電能。如果植入皮下，可利用肌肉活動來供電而無需更換電池，便可檢測血脂、血糖和心臟活動。放置於水中，即可監測水質和環境。

王中林曾舉例稱，如果將納米發電機放在地毯和地板下，老人每走一步便會生成一個電信號。如果老人摔倒可遠程通知家人。

除了壓電納米發電機之外，2012年，王中林還成功研發摩擦納米發電機，這為收集利用海洋能源提供了新的解決方案。據了解，摩擦納米發電機的輸出效率遠高於電磁發電機，非常適用於收集藍色能源，在緩慢流動和隨機方向的波流條件下能夠穩定輸出功率。

「我們將摩擦發電機做成了球形，像網球一般大小。通過球中套球，外層的球在水中隨波浪晃來晃去，裡邊的球也隨波動晃來晃去，就會產生發電所需的能量。並且因為它是球體，所以是無規則的，哪個方向都可以。通過發電球積少成多的規模效應，收集波動能量並發電的可能性大大提高了。」王中林解釋稱。

目前，納米發電機的研究已成為國際納米科技在微型能源研究領域的熱點，它被中國兩院院士評為2006年度世界科學十大科技進展之一；2008年，被英國《物理世界》評選為世界科技重大進展之一。

2009年，《MIT Technology Review》評選為十大創新技術之一；《Science Watch》在有關能源和燃料的一刊中也重點報導了王中林發明納米發電機的過程和重大意義，英國《新科學家》期刊把納米發電機評為在未來十到三十年以後可以和手機的發明具有同等重要性和影響的十大重要技術之一。

數據統計顯示，王中林已經發表論文1500餘篇，包括55篇在NATURE、SCIENCE及其子刊上發表的文章；根據Google Scholar的統計，截至2020年7月，王中林教授的論文被引用次數超過24.8萬次，標誌學術影響力的H指數為245。

在2018年4月公布的所有學科領域專家的H指數全球排名中，王中林位居第35位，是H指數前100名中三位華人科學家之一。