繼去年之後,今年的諾貝爾物理學獎再次花落天體物理學!
2020年諾貝爾物理學獎今天傍晚頒出。三位獲獎者分別是羅傑·彭羅斯(Roger Penrose),雷因哈德·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——黑洞。
「諾獎在過去的四年中三次頒給了天體物理學研究,代表了人類對宇宙奧秘的永無止境的追求,也是諾獎對這類純粹好奇心驅使的科學探索的褒獎。」上海交通大學物理與天文學院教授劉江來在接受記者採訪時說,今年的諾貝爾物理學獎頒給的三位科學家,恰好是理論和觀測的兩個方面,一個從廣義相對論預言了黑洞,一個是通過天文觀測發現了我們的銀河系中心就有這樣得超大質量黑洞。
出生於1931年的彭羅斯是非常知名的理論物理學家,他所做的思想實驗,如時空結構實驗,對開創人類對宇宙緻密天體引力的深刻認識有巨大的影響。「廣義相對論預言的時空奇點,在觀測中被證明了。這為研究宇宙又打開了一扇大門。」劉江來特別提到一點:彭羅斯和霍金也是合作夥伴,如果霍金還活著,也許可以和他分享這個諾獎。
李政道研究所天文研究部兼職研究員、上海交大物理與天文學院教授張鵬傑在接受文匯報記者採訪時表示,天體物理學近年來成為諾獎的熱門,甚至已有了「兩暗一黑三起源」的說法,即暗物質和暗能量,黑洞,宇宙起源、天體起源和生命起源。
他說,1965年彭羅斯發表了第一篇劃時代的論文,又經過他和霍金長達5年的努力,才最終誕生了彭羅斯-霍金奇點定理,從理論上證明了黑洞(時空奇點)的存在。作為一名頂尖的數學物理學家,他在該領域稱得上是彪炳史冊,「彭羅斯圖」、「彭羅斯宇宙監督猜想」,「彭羅斯過程」等等,影響極其深遠。「雖然霍金的公眾影響力比他大,但是在業界公認彭羅斯的貢獻在霍金之上」。
去年的諾獎物理學獎就頒給了關於宇宙起源的研究,還有一年的諾獎頒給了發現系外行星的科學家——這是關於生命起源,而2011年的諾貝爾物理學獎是給了暗能量。2017年的諾獎物理學獎給了引力波,要知道,是太陽質量的黑洞產生的引力波。
特別值得一提的是,張鵬傑的同事、專攻天文學領域的沈俊太教授曾訪問過雷因哈德·根澤爾和安德裡亞·格茲的實驗室。他說,愛因斯坦本人提出廣義相對論的時候,他本人並不真的相信黑洞存在,但羅傑·彭羅斯使用了巧妙的數學方法,證明黑洞是愛因斯坦廣義相對論的直接結果。
在1965年1月,羅傑·彭羅斯證明了黑洞真的可以形成,並對其進行了詳細的描述:黑洞的核心是隱藏著一個奇點,在這個奇點中,所有已知的自然法則都停止了。他的這篇開創性的文章至今仍被認為是自愛因斯坦以來對廣義相對論最重要的貢獻之一。
而雷因哈德·根澤爾和安德裡亞·格茲,一個用美國的凱克望遠鏡,一個用歐洲的VLT望遠鏡——這些都是10米級的望遠鏡,通過觀測銀河系中心恆星的運動發現它們在圍繞一個超大質量緻密天體轉動,從而確認了黑洞再銀河系中心的存在。
他說:「天文學領域的競爭非常激烈,這兩個課題組一直都是競爭對手,尤其是在20多年前,觀測數據還不那麼豐富的情況下,更是如此。」而此次諾獎委員會的頒獎詞仍然非常謹慎,提到的是他們觀測到了銀河系中心有一個400萬個太陽質量的緻密天體,「雖然在天文學家眼中,這99%的可能性就是黑洞,但是在物理學家眼中,認識並沒有那麼一致」。