銀河系最黑暗的秘密是什麼？今年諾貝爾物理學獎得主帶你了解

當地時間10月6日，瑞典皇家科學院在斯德哥爾摩宣布，將2020年諾貝爾物理學獎的一半授予羅傑·彭羅斯（Roger Penrose），另一半授予萊因哈德·根澤爾（Reinhard Genzel）和安德裡亞·格茲（Andrea Ghez），以表彰他們發現了宇宙中最奇特的現象之一——黑洞，3位科學家將分享1000萬瑞典克朗的獎金（約合人民幣760萬元）。

數百年來，物理學被認為是最重要的學科。諾貝爾在要求設立五大獎項的遺囑中，物理學是最先被提及的領域。

獲獎的3位科學家。諾貝爾網站截圖

3位科學家因何獲獎？

當地時間10月6日，瑞典皇家科學院常任秘書戈蘭·漢松宣布，羅傑·彭羅斯、萊因哈德·根澤爾和安德裡亞·格茲3位科學家是2020年諾貝爾物理學獎獲獎者，因為他們揭露了「黑洞和銀河系最黑暗的秘密」。

諾貝爾物理學委員會成員烏爾夫·丹尼爾森（Ulf Danielsson）表示，「人類對黑洞探究的歷史可以追溯到18世紀末，通過著名物理學家阿爾伯特·愛因斯坦提出的廣義相對論，我們第一次有了能夠描述出這些物體的工具」。

但是由於這些知識難以理解，許多研究人員認為，黑洞僅僅是存在於紙上的理論研究。然而，2020年諾貝爾物理學獎獲得者彭羅斯證明了黑洞確實存在於現實世界中。

根據諾貝爾網站消息，彭羅斯運用了巧妙的數學方法，證明黑洞是愛因斯坦提出的廣義相對論的直接結果。

愛因斯坦認為，黑洞並不是實際存在的。這種超大質量的物體會捕獲所有進入它們的物體，甚至沒有光可以從黑洞中溢出。在愛因斯坦去世十年後，即1965年，彭羅斯證明了黑洞確實可以形成，他還對黑洞進行了詳盡的描述。

根據彭羅斯的研究，黑洞的核心隱藏著一個奇點（singularity），在這個奇點中，所有已知的自然規律都會消失。諾貝爾獎委員會認為，彭羅斯這項開創性的研究是自愛因斯坦之後對廣義相對論做出的最重要的貢獻。

2020年諾貝爾物理學獎的另兩名獲獎者，根澤爾與格茲提供了迄今為止證明黑洞存在的最令人信服的證據。

上世紀90年代起，根澤爾與格茲二人專注於研究銀河系中心的區域。他們通過研究發現，銀河系中心存在一個超大質量且看不見的物體，這個物體大約有4百萬個太陽那麼大，而且能夠擾亂恆星。

隨後，根澤爾和格茲利用世界上最大的望遠鏡，開發出了一種測量方法，可以穿透星際氣體和塵埃組成的巨大雲團看到銀河系的中心。他們不僅拓展了技術極限，還製造出獨特的儀器以致力於長期研究。根澤爾和格茲開創性的工作提供了最能夠令人信服的證據，表明銀河系中心有一個超大質量的黑洞。

瑞典皇家科學院常任秘書戈蘭·漢松宣布獲獎人選。諾貝爾網站視頻截圖

獲獎者究竟是誰？

根據諾貝爾網站消息，彭羅斯於1931年出生在英國，現為牛津大學教授。彭羅斯曾以「奇點理論」等相關研究與著名物理學家史蒂芬·霍金創立了現代宇宙論的數學結構理論，二人還曾共同榮獲沃爾夫物理學獎。沃爾夫物理學獎被認為是除諾貝爾物理學獎外，物理學界最重要的獎項之一。

萊因哈德·根澤爾，1952年出生於德國，現任美國加州大學伯克利分校教授。另一位獲獎者安德裡亞·格茲出生於1956年，目前就職於加州大學洛杉磯分校。諾貝爾網站介紹稱，格茲是百年來第4位榮獲諾貝爾物理學獎的女性。

獎項公布後，諾貝爾獎委員會還特別連線了格茲。在被問及得知獲獎後的心情時，格茲表示，「我非常震驚，但也很興奮。發現銀河系中的黑洞對人類探索宇宙來說至關重要，這可以拓展我們對宇宙的認知」。

格茲還在通話中強調，作為一名女性科學家，她希望自己獲得諾貝爾獎的消息，可以激勵其他女性在這一領域繼續努力。

黑洞動漫。諾貝爾網站截圖

各方對此有何評價？

當地時間10月6日，諾貝爾物理學委員會主席戴維·哈維蘭德（David Haviland）在授予1000萬瑞典克朗獎金時對3位科學家給予高度評價，「2020年諾貝爾物理學獎頒給了宇宙中最奇特的現象之一」。

哈維蘭德還表示，「3位科學家的研究開闢了新領域，但這些奇特的物體仍然留下了許多疑問。為了尋求答案，我們需要進行更多的研究，不僅關於它們內部結構的問題，還關於如何在黑洞的極端條件下測試我們的引力理論的問題」。

中國天文學會會員、《天文愛好者雜誌》副編審李良接受新京報記者採訪時表示，黑洞是愛因斯坦廣義相對論中預言的天體，由於黑洞的引力十分強大，就連速度最快的光進入黑洞之中都會被吸收，所以根據光學研究，黑洞是不存在的。許多研究人員也認為，黑洞僅僅是一種「躍然紙上」的天體。但是，彭羅斯的研究證明了黑洞的存在，這是具有開創性的。

李良指出，黑洞導致銀河系中幾千億顆恆星圍繞著銀河系的中心而存在，從而形成一個星系。根澤爾與格茲二人的研究提供了最能夠令人信服的證據，表明銀河系中心有一個超大質量的黑洞。

數百年來，人們一直在努力研究黑洞。對於黑洞為何如此重要的原因，李良表示，人們希望通過研究黑洞，而更多了解宇宙起源和演化。當我們生活在地球上，與其他人共同仰望著同一片星空時，我們便對宇宙有了更多的遐想。2020年諾貝爾物理學獎獲獎者為人類對天體物理的研究開闢了新領域，算得上「實至名歸」。

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數字中的諾貝爾物理學獎

113次

自1901年至今，諾貝爾物理學獎共頒發過113次，期間有6個年份沒有頒發過諾貝爾物理學獎，分別是1916年、1931年、1934年、1940年、1941年和1942年。 為什麼這6年沒有如期頒發諾貝爾物理學獎呢？根據諾貝爾網站信息，諾貝爾基金會的章程規定，如果提名人在某一領域的貢獻沒有達到獲獎要求，那麼獎金需要被保留至下一年。如果第二年仍未出現合適的獲獎人選，獎金便會加入基金會的初始資金中。在第一次世界大戰和第二次世界大戰期間，諾貝爾獎頒發的數量有所減少。

213人次

1901年首次頒獎以來，諾貝爾物理學獎總計發放213人次。由於美國物理學家約翰巴丁因電晶體效應和超導的BCS理論在1956年、1972年獲得過兩次諾貝爾物理學獎，因此實際獲獎人數為212人。

6名華裔科學家

數百年中，諾貝爾物理學獎是華裔科學家拿獎最多的獎項。迄今為止，共有6位華裔科學家獲此殊榮，分別是李政道、楊振寧、丁肇中、朱棣文、崔琦和高琨。

諾貝爾物理學獎近五年得主

2019年，諾貝爾物理學獎授予了3位科學家。其中，美國普林斯頓大學教授吉姆·皮布爾斯獨享一半獎金，以表彰他「在宇宙物理學的理論發現」；瑞士日內瓦大學教授米歇爾·麥耶和迪迪埃·奎洛茲因「發現了一顆圍繞太陽型恆星運行的外行星」，而共享另一半獎金。

2018年，美國科學家亞瑟阿斯金、法國科學家傑哈莫羅和加拿大科學家唐娜斯特裡克蘭獲獎，理由是「在雷射物理領域的突破性發明」。

2017年，3位美國科學家雷納韋斯、基普索恩和巴裡巴裡什因憑藉「在LIGO探測器和引力波觀測方面的決定性貢獻」而獲獎。

2016年，3位科學家大衛索利斯、鄧肯霍爾丹、麥可科斯特利茨，憑藉在物質的拓撲相變和拓撲相方面的理論發現獲獎。這三名科學家均在英國出生，獲獎時均在美國的大學從事研究工作。

2015年，日本科學家梶田隆章與加拿大科學家阿瑟麥克唐納獲獎，理由是「發現中微子振蕩現象，該發現表明中微子擁有質量」。

新京報記者 錢雅卓

編輯 張暢

來源：新京報