當地時間10月6日，2020年諾貝爾物理學獎揭曉。瑞典皇家科學院決定，將2020年諾貝爾物理學獎一半授予羅傑·彭羅斯（Roger Penrose），因為他「發現黑洞的形成是對廣義相對論的有力預測」。另外一半授予萊因哈德·根澤爾（Reinhard Genzel）和安德裡亞·格茲（Andrea Ghez），因為兩人在銀河系中心發現了一個超大質量的緻密天體。
▲2020年諾貝爾物理學獎獲得者。圖據諾獎官網
事實上，隨著今年物理學獎黑洞「吸納」全部榮光，多位科學界人士紛紛感嘆史蒂芬·霍金的逝去。霍金是第一個提出由廣義相對論和量子力學聯合解釋的宇宙論理論之人，而他與本次諾獎得主之一的羅傑·彭羅斯曾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。這份深厚的研究友誼，再次讓世人矚目。
霍金「老搭檔」獲獎
天體物理研究繞不開的奇性定理
據悉，現年89歲的彭羅斯來自英國，是一名數學物理學家、數學家和科學哲學家。他在牛津大學擔任名譽數學教授和研究員，也是劍橋大學聖約翰學院一名名譽研究員。
▲2018年，羅傑·彭羅斯的一場講座。圖據《科學》
根據瑞典皇家科學院當天在線上新聞發布會上的聲明，彭羅斯之所以獲獎，是因為他「發明了巧妙的數學方法，探索了愛因斯坦的廣義相對論」，他的研究揭示了廣義相對論如何預測了黑洞的形成。
在當今世界的科學理解中，黑洞的一大特徵是中心藏著一個密度無限大的點，叫奇點。然而，在上個世紀60年代，學術界卻對奇點的存在深表懷疑。在他們眼裡，出現無限大，意味著預言黑洞存在的廣義相對論有什麼地方錯了。
然而，彭羅斯與霍金在黑洞研究中引入拓撲學，從數學上嚴格證明：在廣義相對論框架內，每個黑洞內部必然藏有一個密度無限大的奇點；要想讓黑洞中心不出現奇點，是不可能的。這一結論被稱為黑洞的「彭羅斯-霍金奇性定理」。
▲霍金與彭羅斯。圖據CNN
最令人驚訝的是，奇性定理具有很強的普適性，適用於一切現實中坍縮的恆星。這就打消了一些物理學家的念頭，彭羅斯和霍金因此項貢獻共同獲得1988年的沃爾夫物理學獎。
自稱兒時數學並不好的他
用奇妙的瓷磚展現數學抽象的魅力
彭羅斯出生於英國埃塞克斯一個科學和藝術世家。
他的父親萊昂內爾·彭羅斯是一位頗有建樹的精神病學家和遺傳學家，叔叔霍蘭德爵士是倫敦現代藝術研究院的聯合創始人。外祖父約翰·貝雷斯福德·裡瑟斯是一名生理學家。彭羅斯還有兩位兄弟，一位是理論物理學家奧利弗，另一位是曾在英國十次奪冠的西洋棋大師喬納森。
▲年輕時的彭羅斯。圖據discover magazine
在2009年一次採訪中，彭羅斯曾說，他的家庭教育非常嚴格，甚至「連閱讀小說都不被允許，反正在周日肯定不行」。彭羅斯對父親印象最深的是，他的工作與娛樂之間沒有界限，經常會親手為孩子和孫子們製作拼圖和玩具，寓教於樂。
從學生年代，彭羅斯就在科學領域嶄露頭角，1955年，他以更明確的形式給出了與穆爾等價的廣義逆矩陣定義，自此，廣義逆矩陣的研究進入了歷史新階段，並在數理統計、系統理論、優化計算和控制論等多領域中都發揮重要作用。1957年，在劍橋大學獲得博士學位後，彭羅斯又先後推出了扭量理論、時空幾何、宇宙審查和自旋網絡理論。
當然，彭羅斯更為世人所津津樂道的，還是那個就算鋪滿世界圖案也不會重複的「彭羅斯瓷磚」，以及《盜夢空間》中多次出現寓意滿滿的「彭羅斯樓梯」。
▲彭羅斯與他的「彭羅斯瓷磚」。圖據《科學》
▲「彭羅斯樓梯」。圖據墨爾本大學官網
然而，據彭羅斯自己透露，他小時候數學其實不太好。8歲時，他在加拿大讀書，課堂上，老師要求學生們在非常短的時間內完成心算，而他總是掉隊，結果，老師不得不把他調到另外一個班，而那裡的學生做計算不受時間限制。
彭羅斯說，那時候的他，一般會用別人兩倍的時間完成計算，但最終還是能取得好成績。
另兩位得主如出一轍的反應：
震驚和榮幸
與彭羅斯一起分享2020年諾貝爾物理學獎的根澤爾來自德國。
1978年，根澤爾在波恩大學獲得物理學和天文學博士學位，並在波恩的馬克斯·普朗克射電天文學研究所撰寫了一篇射電天文學論文。自1986年以來，根澤爾一直在馬克斯·普朗克天體物理研究所擔任主任。從那時開始，他和他的團隊一起著手研究銀河系中心。
在得知他榮獲諾貝爾物理學獎之後，根澤爾的秘書告訴《南德意志報》說，這個獎項對於他們研究所來說，是「一個極大的榮幸」。在那之後，辦公室的電話一直沒停，研究所還計劃為根澤爾獲獎舉行新聞發布會。研究所一名發言人表示，這次獲諾獎「真是令人驚訝」。
▲根澤爾在得知自己獲得諾獎後被抓拍到的一幕。圖據諾獎官網
同樣因為獲獎而感到震驚及榮幸的，還有來自美國的格茲。今年55歲的她，是該獎項有史以來的第四位女性得主。
「我希望我能激勵其他年輕女性加入這個領域的研究，」格茲在今日的新聞發布會連線時說道，「這是一個充滿許多樂趣的領域，如果你對科學飽含熱情，那可以大有作為。」
根澤爾和格茲一起，使用世界上最大的望遠鏡，透過由星際氣體和塵埃組成的巨大雲團，看到了銀河系的中心。從20世紀90年代初開始，他們的開創性工作就一直在進行。其結果是，他們找到了迄今為止最令人信服的證據，證明黑洞就位於我們宇宙的中心。
紅星新聞記者 王雅林 特約記者 王薇
編輯 李彬彬
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