記者 | 田思奇
當地時間2020年10月6日中午,瑞典諾貝爾獎委員會宣布,將本年度的物理學獎授予三位科學家與黑洞相關的研究成果。這是在2019年之後,諾貝爾物理學獎連續第二年頒給天文學領域。諾貝爾獎官網稱,本年度的獎項揭露了「黑洞和銀河系最黑暗的秘密。」
該獎項的一半將授予英國數學物理學家羅傑·彭羅斯,因其證明黑洞的形成是對廣義相對論的有力預測;另一半授予德國天體物理學家萊因哈德·根澤爾和美國天文學家安德裡亞·蓋茲,成果是在銀河系中心發現一個超大質量緻密天體。三人將分享1000萬瑞典克朗(約合人民幣760萬元)的獎金。
利用巧妙的數學方法,彭羅斯成功證明黑洞是愛因斯坦廣義相對論的直接結果。儘管愛因斯坦本人並不相信黑洞真的存在,但在他去世十年後,彭羅斯在1965年證明黑洞可以形成——在這種引力極其強大的空間領域內,連光都無法逃逸。
按照彭羅斯的描述,黑洞的核心隱藏著一個奇點(singularity),在這個奇點中,所有已知的自然法則都會消失。諾貝爾獎委員會指出,這項開創性的成果是自愛因斯坦之後對廣義相對論做出的最重要的研究貢獻。
1931年出生的彭羅斯在牛津大學工作,曾憑藉奇點理論的工作與另一英國物理學家史蒂芬·霍金共同獲得沃爾夫物理學獎。
到了1990年代,另外兩位獲獎者,根澤爾和蓋茲分別專注於研究銀河系中心名為「人馬座A」的區域。兩人所在的研究團隊都測量到一個極其沉重又看不到的物體,會吸引恆星,並導致後者以令人眼花繚亂的速度四處遊走。
兩個團隊一致得出結論稱,這一位於銀河系中心的黑洞距離地球約2.6萬光年,質量相當於400萬個太陽,但面積又不超過太陽系。
諾貝爾獎委員會認為,根澤爾和蓋茲延伸了技術的極限,建造了獨特的儀器來透過巨大的星際氣體和塵埃觀測銀河系中心。他們的開創性工作為人們提供了可信的依據,表明銀河系中心存在超大質量黑洞。
根澤爾1952年出生於德國,現在馬克斯·普朗克地外物理學研究所工作。蓋茲生於1965年,在加州大學洛杉磯分校工作,她也成為百年來第四位榮獲諾貝爾物理學獎的女性。
諾貝爾物理學獎盤點
物理學是諾貝爾1895年在他的遺囑中第一個提到的頒獎領域。據諾貝爾獎官網介紹,「在19世紀末,許多人認為物理學是最重要的科學,也許諾貝爾也是這樣認為的。他自己的研究也與物理學密切相關。」
諾貝爾物理學獎由瑞典皇家科學院頒發。1901年到2019年,諾貝爾物理學獎共頒發113次,共有212人獲得該獎。
諾貝爾物理學獎獲獎者的年齡跨度達70歲,其中最年輕的是英國物理學家勞倫斯·布拉格,1915年因X射線晶體結構的研究獲獎,當時才25歲;最年長的是美國物理學家阿瑟·阿什金,2018年因其在光學鑷子及其在生物系統中的應用領域所做的研究獲獎,當時已96歲。
在物理學獎的歷史上,曾有一人兩次摘走桂冠,還有六位華人與三名女性科學家獲獎。
其中,美國物理學家約翰·巴丁曾在1956年與1972年因製成點接觸電晶體及提出低溫超導理論兩次獲獎。
榮膺該獎的華人科學家有提出「李-楊假說」、成功挑戰愛因斯坦理論的李政道和楊振寧;發現新基本粒子的美籍華裔科學家丁肇中;發展了用雷射冷卻和捕獲原子的方法的美籍華裔朱棣文;發現了分數量子霍爾現象的美籍華人崔琦;以及在光學通訊上取得開創性成就的英國華裔科學家高琨。
此前摘得物理學獎桂冠的三位女科學家則分別是放射性物質研究先驅居裡夫人、發展了解釋原子核結構數學模型的德裔美國物理學家瑪麗亞·格佩特-梅耶、以及2018年榮膺該獎的加拿大科學家唐娜·斯特裡克蘭。
2019年諾貝爾物理學獎的一半授予加拿大裔美國物理學家詹姆斯·皮布爾斯,以表彰他在物理宇宙學的理論發現,另一半授予瑞士天文學家米歇爾·麥耶與迪迪埃·奎洛茲,以表彰他們發現圍繞主序星的首顆太陽系外行星。