黑洞有什麼好研究的?為何它能讓3位科學家獲得諾貝爾物理獎?

2020-10-11 宇宙行者

大多數人認為在宇宙中,恆星是最難靠近的,因為它們表面的超高溫會熔化一切物質,但實際上還有一種天體比恆星更難以靠近,因為一靠近就意味著消失,這種天體就是黑洞。黑洞的可怕之處在於它能夠將所有出現在事件視界範圍的物質和光線都吞噬掉,因此光照射在黑洞裡無法得到有效的反射,人類也無法通過肉眼觀測到黑洞的存在。



根據報導,今年的諾貝爾獎在國慶期間頒布了,其中備受矚目的諾貝爾物理學獎再次頒給了在天文領域有傑出研究的三位科學家,分別是羅傑·彭羅斯、萊茵哈德·根策爾和安德烈亞·蓋茲。值得注意的是,這三位科學家的研究對象都是黑洞,可以說他們對黑洞的研究奠定了人類對黑洞的認知,那麼他們研究了什麼內容呢?



是誰讓黑洞得到了證明?

根據記載,最早預言黑洞存在的是科學偉人愛因斯坦,他所提出的廣義相對論幾乎否定了當時所有與時空相關的理論,並且提出了黑洞最早的模型。在愛因斯坦之後,科學家奧本海默通過計算發現了宇宙中的大質量恆星到了演化末期會發生強烈的坍塌現象,從而演變成另一類天體。這些與黑洞相關的研究尚且是理論上的推測,後來羅傑·彭羅斯出現了。



彭羅斯在詳細了解了前人對黑洞的理論研究之後,開始嘗試從數學上去證明該天體的存在。最終他通過數學計算得到了一種十分奇特的天體,該天體確實是可以通過廣義相對論推導得出,但是現有的任何科學理論在這種天體的內部都失效了。彭羅斯在愛因斯坦去世後的第十年發表了他對黑洞的研究理論,該研究至今仍然是黑洞領域的重要成果。

其他兩位科學家都做了哪些研究?

萊茵哈德和安德烈亞是兩位天文領域的科學家,他們同樣對黑洞問題感興趣,於是各自領導一支隊伍對銀河系內的黑洞情況進行探索。在探索的過程中,兩組人員通過研究距離銀河系中心最近的恆星發現,它以驚人的速度不停地運動,而科學家們無法確定銀河系的中心存在什麼物質。於是研究人員提出推測,銀河系中心可能存在一個特別的黑洞,即超大質量黑洞



為了證實這一推測,萊茵哈德和安德莉亞利用了世界上探測能力最強的望遠鏡,然後用它來觀測銀河系的中心。在觀測的過程中,這兩個團隊不斷地改善現有的觀測技術,不斷地克服觀測中的難題,最終所達成的成就促進了人類天文學的進步。最終他們也證實了一個事情,銀河系中心存在著超大質量黑洞。

黑洞的存在告訴了我們什麼?

黑洞的存在說明了很多東西,首先它證明了愛因斯坦、奧本海默等科學家的預言,說明了科學家們的預言也並非天馬行空。科學家作為人類科學的引領者,他們必須具有勇於探索、勇於開創的精神,否則人類科學就不會一直向前發展。而探索和開創往往會需要各種假設,也可能走錯路,但所得到的經驗和認知都是探索的價值。



其次,黑洞的存在說明了沒有什麼是永恆的,如果有的話那就是未知。人類作為地球上唯一的高智慧生物,唯一擁有探索宇宙能力的物種,所面對是茫茫宇宙。宇宙有多大?無法得知。宇宙內有多少顆行星?也無法探索得知,因此宇宙領域還有數不盡的未知事物等待著人類去探索,黑洞只是其中一個典型的例子。



通過對黑洞的研究,科學家們可以進一步研究恆星的演化,同時也對宇宙有進一步的了解。今年的諾貝爾物理學獎再次頒給了天文領域的科學家,這說明天文學領域的研究越來越得到重視了,人類想要向外發展,就必須探索宇宙。

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    「貝多芬的第九交響曲有實際應用嗎?」「但它的存在,這種驚人的知識,是賦予生命意義的一部分。」規則」,諾貝爾物理學獎頒給了天體物理領域。圖源:nobelprize.org三位科學家獲得獎項是因為他們發現了黑洞這個詭異的事實
  • 因發現黑洞,英德美3位科學家獲2020諾貝爾物理學獎
    圖片來源:諾貝爾獎官方網站【僑報網綜合訊】當地時間10月6日,2020年諾貝爾物理學獎在瑞典揭曉,物理學獎頒給了英國數學物理學家羅傑‧彭羅斯(Roger Penrose)、德國天體物理學家萊因哈德·根澤爾(Reinhard Genzel)和美國天文學家安德裡亞·格茲(Andrea Ghez),以表彰他們「發現了宇宙中最奇特的現象之一——黑洞」。
  • 三位科學家因黑洞相關研究獲諾貝爾物理學獎
    羅傑·彭羅斯、安德烈·蓋茲和萊因哈德·根澤爾(從左至右)因對黑洞的研究而獲得2020年諾貝爾物理學獎。蓋茲是有史以來第四位獲得諾貝爾物理學獎的女性。在這一理論下,大質量物體(如黑洞)會在這個時空結構中產生宇宙凹痕,這樣附近的其他物體就會情不自禁地落入這些重力場中。廣義相對論的一個預言是黑洞有一個視界,在這個視界之內,任何東西,甚至光,都無法逃脫。