剛剛，2020年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)?lì)C布！霍金“戰(zhàn)友”獲獎(jiǎng)，黑洞“吸納”全部獎(jiǎng)金

每經(jīng)編輯 何小桃    

央視新聞報(bào)道，當(dāng)?shù)貢r(shí)間10月6日，瑞典皇家科學(xué)院常任秘書戈蘭·漢松宣布，將2020年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)一半授予羅杰·彭羅斯（Roger Penrose），“因?yàn)榘l(fā)現(xiàn)黑洞的形成是對廣義相對論的有力預(yù)測”。另外一半授予萊因哈德·根澤爾（Reinhard Genzel）和安德里亞·格茲（Andrea Ghez），因?yàn)樵阢y河系中心發(fā)現(xiàn)了一個(gè)超大質(zhì)量的致密天體，總獎(jiǎng)金為1000萬瑞典克朗（約合760萬人民幣）。

羅杰·彭羅斯爵士，英國數(shù)學(xué)物理學(xué)家、牛津大學(xué)數(shù)學(xué)系名譽(yù)教授。他在數(shù)學(xué)物理方面的工作擁有高度評價(jià)，特別是對廣義相對論與宇宙學(xué)方面的貢獻(xiàn)。

萊因哈德·根澤爾，德國天體物理學(xué)家，出生于巴特洪堡。

安德里亞·格茲，美國天文學(xué)家，加州大學(xué)洛杉磯分校物理學(xué)和天文學(xué)教授。

因新冠肺炎疫情，本次活動(dòng)諾貝爾委員會對進(jìn)入瑞典皇家科學(xué)院會場的人數(shù)進(jìn)行了嚴(yán)格控制，全場人數(shù)不超過30人，并在進(jìn)場時(shí)為每個(gè)人發(fā)放一個(gè)口罩。

接下來，諾貝爾獎(jiǎng)后續(xù)頒布日程如下：

10月7日，瑞典當(dāng)?shù)貢r(shí)間11:45，諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)?lì)C布；

10月8日，瑞典當(dāng)?shù)貢r(shí)間13:00，諾貝爾文學(xué)獎(jiǎng)?lì)C布；

10月12日，瑞典當(dāng)?shù)貢r(shí)間11:45，諾貝爾經(jīng)濟(jì)學(xué)獎(jiǎng)?lì)C布。

黑洞“吸納”全部獎(jiǎng)金

據(jù)諾獎(jiǎng)官方介紹，本次諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)一半授予羅杰·彭羅斯，獲獎(jiǎng)原因是其“發(fā)現(xiàn)黑洞的形成是對廣義相對論的穩(wěn)定預(yù)測”。

官方表示，羅杰·彭羅斯發(fā)明了巧妙的數(shù)學(xué)方法，探索了愛因斯坦的廣義相對論，“他證明了該理論可預(yù)測黑洞的形成，這種時(shí)空中的怪物可以捕獲進(jìn)入其中的萬物?！?/span>

另一半則授予萊因哈德·根澤爾和安德里亞·格茲，獲獎(jiǎng)原因是他們“發(fā)現(xiàn)銀河系中心的超大致密物體”。他們的研究成果認(rèn)為，一個(gè)隱形且非常重的天體控制著我們銀河系中心恒星的軌道。目前唯一已知的解釋是，那是一個(gè)超大質(zhì)量的黑洞。

今年諾獎(jiǎng)獎(jiǎng)金為1000萬瑞典克朗（約合760萬人民幣），這意味著羅杰·彭羅斯拿到500萬克朗，另外兩位物理學(xué)家分享500萬克朗。

今年物理學(xué)獎(jiǎng)公布之后，很快就有多位科學(xué)界人士感嘆史蒂芬·霍金的逝去。霍金在科學(xué)上有許多貢獻(xiàn)，包括與本次諾獎(jiǎng)得主之一的羅杰·彭羅斯共同合作提出在廣義相對論框架內(nèi)的彭羅斯-霍金奇性定理，以及他對關(guān)于黑洞會發(fā)放輻射的理論性預(yù)測（現(xiàn)稱為霍金輻射）?；艚鹗堑谝粋€(gè)提出由廣義相對論和量子力學(xué)聯(lián)合解釋的宇宙論理論之人。

彭羅斯和霍金還有深厚的研究友誼。為了理解量子引力，彭羅斯在20世紀(jì)60年代提出了一個(gè)激進(jìn)的想法。在彭羅斯的扭量理論中，幾何中的點(diǎn)被扭量所取代，其實(shí)體類似于一種可拉伸的線。在這個(gè)扭量空間內(nèi)，彭羅斯發(fā)現(xiàn)了一種可以高效描述以光速行進(jìn)的場（如電磁場和引力場）的方法。但現(xiàn)實(shí)空間包括多種類型的不同的場，任何理論都需要夠解釋不同場之間的相互作用，例如電荷間的電荷力，或是在更復(fù)雜的廣義相對論中由于場本身的能量所產(chǎn)生的引力。然而，包括廣義相對論在這張照片中的相互作用已被證明是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)。

霍金在掌握了彭羅斯的理論后，在1974年利用量子理論宣布黑洞應(yīng)該散發(fā)熱量并最終消失。對于正常的黑洞來說，這并不是一個(gè)快速的過程，比宇宙的時(shí)代要長得多，太陽質(zhì)量蒸發(fā)的黑洞。但在生命的盡頭，迷你黑洞以驚人的速度釋放熱量，最終以百萬噸級氫彈的能量爆炸?；艚鹬赋?，宇宙中的微型黑洞，每個(gè)重達(dá)10億噸，但大小不超過質(zhì)子。此外，霍金還提出了對黑洞本質(zhì)的一系列見解，以及我們所在的宇宙源于“大爆炸”后擴(kuò)張過程的這一新論點(diǎn)。這一新穎的論點(diǎn)由霍金與另一位 Dennis 的學(xué)生喬治·埃利斯共同完成的，他們一起撰寫了名為“時(shí)空的宏觀結(jié)構(gòu)《The Large-Scale Structure of Space-Time》的論文。

當(dāng)物理學(xué)遇到天文學(xué)：

愛因斯坦陪哈勃“看星星”

德國哲學(xué)家康德曾說過，世界上有兩樣?xùn)|西最能震撼人們的心靈，其中一個(gè)就是我們“頭頂浩瀚燦爛的星空”。

而在過去一百多年間，諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)就見證了人類百年的探索領(lǐng)域，從腳下的這顆星球，擴(kuò)展到頭頂?shù)男强铡?/span>

2019年，隨著該獎(jiǎng)項(xiàng)被同時(shí)授予宇宙學(xué)和系外行星學(xué)兩個(gè)領(lǐng)域，作為天文學(xué)分支的天體物理學(xué)迎來高光時(shí)刻。

再加上2015年的中微子振蕩、2017年的引力波，過去五年中，天體物理學(xué)的研究成果已經(jīng)三次斬獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

天文領(lǐng)域的研究者屢屢摘得諾獎(jiǎng)桂冠，這在半個(gè)世紀(jì)前，是完全不可想象的事情。因?yàn)椋菚r(shí)的天文研究，還很難入諾獎(jiǎng)的“法眼”。

正是由于諾貝爾沒有設(shè)立專門的天文學(xué)獎(jiǎng)項(xiàng)，過去一些科學(xué)價(jià)值不遜于物理學(xué)研究的天文學(xué)發(fā)現(xiàn)，只能折戟諾獎(jiǎng)“名利場”。

哈勃望遠(yuǎn)鏡拍攝到的愛因斯坦環(huán)的圖片。圖中央是一個(gè)星系團(tuán)，它的質(zhì)量足夠大，以至于嚴(yán)重扭曲了它周圍的時(shí)空，形成了環(huán)繞這個(gè)星系團(tuán)的奇怪環(huán)線，這就是愛因斯坦環(huán)。圖片來源：NASA官網(wǎng)

這其中，可能要數(shù)宇宙膨脹發(fā)現(xiàn)者哈勃數(shù)十年無緣諾獎(jiǎng)一事，最為遺憾。

這位美國天文學(xué)家，不僅建立了哈勃定律，被認(rèn)為是宇宙膨脹的有力證據(jù)，還被稱為“星系天文學(xué)之父”。1931年冬，就連著名物理學(xué)家愛因斯坦都慕名跨越大西洋，來到美國西海岸的威爾遜山天文臺，和哈勃一起，用胡克望遠(yuǎn)鏡“看星星”。

在那之后，一心想拿下諾貝爾獎(jiǎng)的哈勃，又等了22年，但令人扼腕的是，他在1953年9月下旬的一天，因腦血栓發(fā)作猝然離世。此時(shí)，距離公布諾獎(jiǎng)得主僅剩下幾天。

值得慶幸是，20世紀(jì)下半葉以來，物理學(xué)和天文學(xué)相互滲透與融合的趨勢日益明顯。天文學(xué)觀測的新發(fā)現(xiàn)、一些天體物理學(xué)的突出成果，更是推進(jìn)了物理學(xué)的發(fā)展。有非凡成就的天文學(xué)家獲物理學(xué)獎(jiǎng)，就變得更加順理成章了。

《物理研究雜志》的一篇研究，通過分析2017年及之前的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)天文學(xué)所占比例已經(jīng)從最初的完全空白，升到了現(xiàn)在的7%。未來，可能還會有更多的科學(xué)家，憑借天文學(xué)研究成果斬獲諾獎(jiǎng)。

編輯|何小桃?杜波

校對|鄭直

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