2020諾貝爾物理學獎：黑洞和銀河系最黑暗的秘密

作者：馮麗妃 梅進

三位諾貝爾物理學獎得主分享了今年的諾貝爾物理學獎，因為他們發現了宇宙中最奇異的現象之一 ——黑洞。羅傑·彭羅斯（Roger Penrose）指出，廣義相對論導致了黑洞的形成。萊因哈德·根澤爾（Reinhard Genzel）和安德裡亞·蓋茲（Andrea Ghez）發現，在銀河系中心，一個看不見的、極其重的物體控制著恆星的軌道。超大質量黑洞是目前唯一已知的解釋。
Roger Penrose在其證明中使用了巧妙的數學方法，證明黑洞是阿爾伯特·愛因斯坦廣義相對論的直接結果。愛因斯坦自己並不相信黑洞真的存在，這些超重量級的怪物會捕獲所有進入它們的東西。沒有東西可以逃脫，即使是光。
1965年1月，也就是愛因斯坦去世十年後，Roger Penrose證明了黑洞確實可以形成，並對其進行了詳細描述；在黑洞的核心，隱藏著一個奇點，在那裡，所有已知的自然法則都停止了。他那開創性的文章仍然被認為是自愛因斯坦以來對廣義相對論最重要的貢獻。

Reinhard Genzel和Andrea Ghez各自領導了一個天文學家小組，從20世紀90年代初開始，他們就把重點放在了銀河系中心一個名為人馬座A*的區域上。最亮最靠近銀河系中心的恆星的軌道已經被越來越精確地繪製出來。這兩組人的測量結果一致，都發現了一個非常重的、看不見的物體，它牽引著這一團恆星，使它們以令人眩暈的速度四處亂竄。大約400萬個太陽的質量聚集在一個不比我們的太陽系大的區域裡。
利用世界上最大的望遠鏡，Genzel和Ghez開發了一種方法，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。他們拓展了技術的極限，改進了新技術，以彌補地球大氣造成的扭曲，建造獨特的儀器，並致力於長期的研究。他們的開創性工作為我們提供了迄今為止最令人信服的證據，證明銀河系中心存在一個超大質量黑洞。
「今年獲獎者的發現為緻密和超大質量物體的研究開闢了新的領域。但這些奇異的物體仍然提出了許多問題，需要得到答案，並推動未來的研究。不僅是關於它們內部結構的問題，還有如何在黑洞附近的極端條件下檢驗我們的引力理論的問題。」諾貝爾物理學獎委員會主席David Haviland說。
Roger Penrose，1931年出生於英國科爾切斯特。1957年從英國劍橋大學獲得博士學位。目前任職於劍橋大學。
Reinhard Genzel，1952年出生於德國巴特霍姆堡。1978年從德國波恩大學獲得博士學位。目前任職於德國馬普地外物理學研究所。
Andrea Ghez，1965年出生於美國紐約。1992年從美國加州理工學院獲得博士學位。目前任職於加州大學洛杉磯分校。