谢懿 “黑洞”成大赢家 诺贝尔物理学奖公布 3位科学家揭开宇宙最黑暗的秘密

现代快报讯10月6日，瑞典皇家科学院宣布，将把2020年诺贝尔物理学奖的一半授予罗杰·彭罗斯，因为人们发现黑洞的形成是对广义相对论的有力预测。另一半被联合授予莱因哈特·根塞尔和安德里亚·格特兹，因为在银河系中心发现了一个超大质量的致密物体。三人将分享1000万瑞典克朗的奖金。

那么，这三位科学家做出了哪些贡献呢？现代快报记者采访了中国科学院紫金山天文台研究员刘思明，南京大学天文与空学院教授谢毅。

罗杰·彭罗斯是霍金的研究伙伴

“彭罗斯用数学方法证明黑洞是爱因斯坦广义相对论的直接结果。他的研究可以帮助我们理解广义相对论如何预测黑洞的形成，如何进入黑洞，以及进入黑洞后会发生什么。”刘思明介绍，罗杰·彭罗斯高度赞扬数学物理，尤其是对广义相对论和宇宙学做出了重要贡献。

罗杰·彭罗斯1931年出生于英国，是牛津大学的教授。瑞典皇家科学院表示，诺贝尔物理学奖有一半授予了罗杰·彭罗斯，因为人们发现“黑洞的形成是广义相对论的有力预言”。

“爱因斯坦曾经在他的相对论中预言过黑洞的存在。它会捕获所有进入它的东西，没有任何东西，甚至光都无法从黑洞中逃脱。”刘四说，“黑洞”的概念最早是由德国天文学家卡尔·史瓦西在1916年计算出来的。他发现，如果大量物质集中在空之间的一个点上，它的周围就会出现一种奇怪的现象，即在空之间的这个点周围有一个界面——“视界”。一旦进入这个界面，连光都无法逃脱。

值得一提的是，罗杰·彭罗斯和霍金有着深厚的研究友谊。他们合作将黑洞数学应用到整个宇宙，并表明在我们遥远的过去有一个奇点，一个无限弯曲的时间空区域:大爆炸的起点。

“彭罗斯是著名的理论物理学家，尤其在黑洞研究方面。他和霍金也是一对科研伙伴。”谢毅说霍金在黑洞的某些领域做了重要的证明，所以很多人可能会说彭罗斯的奖项是霍金的一半。

坚持30年！他们发现了一个超大质量的“黑洞”

今年，诺贝尔物理学奖的另一部分被授予了德国天体物理学家莱因哈特·根塞尔和美国天文学家、洛杉矶加州大学教授安德里亚·格特兹，他们在银河系中心发现了一个超大质量的致密天体。

“在天体物理学领域，这两位获得诺贝尔奖只是时间问题。”谢毅告诉现代快报记者，他们发现的“致密天体”其实指的是黑洞。自20世纪90年代初以来，两位科学家带领团队对银河系中心区域进行了长达20至30年的观测。

“观察”这个词听起来很容易，但做起来并不容易。谢毅解释说，首先，两个科学家团队通过地面的大型望远镜进行观测，一个在美国夏威夷，另一个在欧洲，使用的是智利的欧洲南方天文台。他们在银河系中心区域周围连续观测了二三十年的数十颗恒星，从恒星的运动推断出银河系中心有一个不发光的大质量物体。

他们发现，大约400万个太阳质量集中在一个不大于我们太阳系的区域。按照这么大的质量，同时又在这么小的范围内，排除现有的实体，按照所有现有的理论，只能有一个黑洞。“这是离地球最近的超大质量黑洞。人类第一次可以通过测量黑洞周围的物质直接探测到它。”谢毅说。

谢毅说，如果彭罗斯是理论物理学家，这两位科学家就是“实践斗士”。从他们的研究故事中不难看出，除了观测设备等硬件支持外，坚持不懈也是科研人员的重要素质。

“今年获奖者的发现开辟了致密和超大质量天体研究的新领域。然而，这些奇怪的物体仍然提出了许多需要回答的问题，并促进了未来的研究。”诺贝尔物理学奖委员会主席大卫·哈维兰德说:“这些问题不仅包括它们的内部结构，还包括如何在黑洞附近的极端条件下验证我们的引力理论。”

过去五年诺贝尔物理学奖得主和主要成就目录

据诺贝尔奖官网介绍，诺贝尔物理学奖是根据瑞典著名化学家阿尔弗雷德·伯恩哈德·诺贝尔的遗嘱设立的五个奖项之一。它旨在奖励在人类物理学领域做出突出贡献的科学家，由瑞典皇家科学院颁发。

以下是近五年诺贝尔物理学奖获得者名单及其主要成就:

2015年，诺贝尔物理学奖授予了日本科学家梶田隆章和加拿大科学家阿瑟·麦克唐纳。两名科学家因发现中微子振荡并证明中微子具有质量而获得该奖项。

2016年，英国科学家大卫·索利斯、邓肯·霍尔丹和迈克尔·科斯特利兹获得诺贝尔物理学奖。他们因在理论上发现了物质的拓扑相变和拓扑相而获奖。

2017年，三位美国科学家，雷纳·韦斯、巴里·巴里什和基普·索恩，因在发现引力波方面的成就而获奖。

2018年，诺贝尔物理学奖授予美国科学家阿瑟·阿什金、法国科学家热拉尔·穆鲁和加拿大科学家唐娜·斯特里克兰，以表彰他们在激光物理领域的突破性贡献。

2019年，诺贝尔物理学奖授予詹姆斯·皮布尔斯，以表彰他对物理宇宙学的理论发现。与此同时，两位瑞士天文学家米歇尔·迈耶和迪迪埃·奎洛兹也因发现太阳系外行星而获奖。

对诺贝尔物理学奖知之甚少

从1901年到2019年，诺贝尔物理学奖颁发了113次。在此期间，它在1916年、1931年、1934年、1940年、1941年和1942年没有发行。

在113个奖项中，47个由个人获奖者颁发，32个由两人颁发，34个由三人颁发。

从1901年到2019年，共有213人获得该奖项。

最年轻的获奖者是英国物理学家劳伦斯·布拉格。1915年，25岁的他和父亲亨利·布拉格一起获得了诺贝尔物理学奖，因为他在用X射线研究晶体中的原子和分子结构方面做出了贡献。

最年长的获奖者是亚瑟·阿什金，他因在“光镊及其在生物系统中的应用”领域的工作于2018年获得该奖，享年96岁。

在获得诺贝尔物理学奖的213人中，有3人是女性。他们是1903年获奖的居里夫人、1963年的玛丽亚·戈帕特·迈耶和2018年的唐娜·斯特里克兰。

美国物理学家约翰·巴丁是唯一一位分别于1956年和1972年两次获得诺贝尔物理学奖的人。

除了两次获得诺贝尔物理学奖的约翰·巴丁，还有一位两次获得诺贝尔奖的诺贝尔奖获得者，那就是居里夫人。居里夫人于1903年获得诺贝尔物理学奖，1911年获得诺贝尔化学奖。

根据诺贝尔奖官网显示，其他奖项的公布时间预计为:10月7日、10月8日、10月9日、10月12日。