3位科學家因黑洞研究獲諾貝爾物理學獎

2020-12-06 新浪科技

來源:新京報

安德裡亞·格茲 Andrea Ghez 1965年出生於美國紐約。1992年畢業於美國加州理工學院,獲博士學位。現為美國加州大學洛杉磯分校教授。

萊因哈德·根澤爾 Reinhard Genzel 1952年生於德國的巴特洪堡。1978年在德國波恩大學獲得博士學位。現為德國馬克斯普朗克地外物理研究所所長,美國加州大學伯克利分校教授。

羅傑·彭羅斯 Roger Penrose 1931年出生於英國的科爾切斯特。1957年畢業於英國劍橋大學。現為英國牛津大學教授。

瑞典皇家科學院宣布,羅傑·彭羅斯、萊因哈德·根澤爾和安德裡亞·格茲3位科學家獲2020年諾貝爾物理學獎。諾貝爾網站介紹稱,彭羅斯因「發現黑洞的形成是廣義相對論的有力預測」而獲獎,根澤爾與格茲因「在銀河系中心發現了一個超大質量的緻密天體」而獲獎。

新京報訊 當地時間10月6日,瑞典皇家科學院在斯德哥爾摩宣布,將今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。

彭羅斯:

黑洞確實存在於現實世界中

諾貝爾物理學委員會成員烏爾夫·丹尼爾森表示,「人類對黑洞探究的歷史可以追溯到18世紀末,此後,通過物理學家阿爾伯特·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。

根據諾貝爾網站信息,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。不過,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,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。

根澤爾與格茲:

銀河系中心有一個超大質量的黑洞

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最令人信服的證據。

自上世紀90年代,根澤爾與格茲二人便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,根澤爾和格茲便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。他們拓展了技術極限,製造了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。

■ 觀點

專家:3位獲獎者為人類研究天體物理開闢新領域

諾貝爾物理學委員會主席戴維·哈維蘭德給予獲獎者高度評價:「2020年諾貝爾物理學獎頒給了宇宙中最奇特的物體之一」。

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」。

中國天文學會會員、《天文愛好者雜誌》副編審李良在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,黑洞的存在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,而更多地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,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新的領域,能夠算得上「實至名歸」。

■ 連結

數說諾貝爾物理學獎

3

根據諾貝爾網站信息,在所有諾貝爾物理學獎的獲獎者中,包括3位女性,分別是居裡夫人瑪麗·居裡、美國物理學家瑪麗亞·梅耶和2018年獲獎者唐娜·斯特裡克蘭。

居裡夫人曾兩度獲得諾貝爾獎,分別是1903年諾貝爾物理學獎和1911年的諾貝爾化學獎,由此成為世界上第一個兩獲諾貝爾獎的人。

6

諾貝爾物理學獎是華裔拿獎最多的獎項,共有6位華裔科學家獲此殊榮,他們分別是李政道、楊振寧、丁肇中、朱棣文、崔琦和高錕。

113

自1901年至今,諾貝爾物理學獎共頒發過113次,其間有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?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

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。

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 圖/諾貝爾官網

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