本刊記者/杜瑋李明子
10月6日下午，諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)揭曉，頒給發(fā)現(xiàn)宇宙“黑洞”的三代物理學(xué)家。
諾貝爾獎(jiǎng)委員會(huì)總秘書長托馬斯·佩爾曼宣布，物理學(xué)獎(jiǎng)一半頒發(fā)給英國科學(xué)家羅杰·彭羅斯（Roger Penrose），他在理論上證明了“黑洞的形成是廣義相對(duì)論的一個(gè)有力預(yù)測”，另一半獎(jiǎng)項(xiàng)頒發(fā)給德國科學(xué)家萊因哈德·根舍（Reinhard Genzel）和美國科學(xué)家安德烈·蓋茲（Andrea Ghez），他們“發(fā)現(xiàn)在銀河系中心存在一個(gè)超大質(zhì)量的致密物體”。
今年每項(xiàng)諾貝爾獎(jiǎng)獎(jiǎng)金額均為1000萬瑞典克朗（約合人民幣760萬元），比2019年增加100萬瑞典克朗。
羅杰·彭羅斯于1931年出生于英國科爾切斯特。1957年從英國劍橋大學(xué)獲得博士學(xué)位，目前任職于劍橋大學(xué)。1965年1月，也就是愛因斯坦去世十年后，羅杰·彭羅斯證明了黑洞確實(shí)可以形成，并對(duì)其進(jìn)行了詳細(xì)描述：在黑洞的核心，隱藏著一個(gè)奇點(diǎn)，在那里，所有已知自然法則都將停止。彭羅斯這篇?jiǎng)?chuàng)性文章被認(rèn)為是自愛因斯坦以來對(duì)廣義相對(duì)論最重要的貢獻(xiàn)。
諾獎(jiǎng)得主萊因哈德·根舍于1952年出生于德國巴特霍姆堡。1978年從德國波恩大學(xué)獲得博士學(xué)位，目前任職于德國馬普地外物理學(xué)研究所。早在2008年，萊因哈德·根舍就曾因“發(fā)現(xiàn)并證明銀河系中存在超大質(zhì)量黑洞”而獲邵逸夫獎(jiǎng)，他還于2018年出任邵逸夫獎(jiǎng)天文學(xué)獎(jiǎng)遴選委員會(huì)主席。
安德烈·蓋茲出生于1965年，美國紐約人。1992年從美國加州理工學(xué)院獲得博士學(xué)位。目前任職于加州大學(xué)洛杉磯分校。
萊因哈德·根舍和安德里亞·蓋茲各自領(lǐng)導(dǎo)了一個(gè)天文學(xué)家小組，從20世紀(jì)90年代初開始，他們就把重點(diǎn)放在了銀河系中心一個(gè)名為人馬座A*的區(qū)域，周邊的恒星軌道已經(jīng)被越來越精確地繪制出來。這兩組人員最終測量結(jié)果一致，都發(fā)現(xiàn)了一個(gè)質(zhì)量非常大的、看不見的物體，約400萬個(gè)太陽的質(zhì)量，它牽引著一團(tuán)恒星，使它們以令人眩暈的速度四處亂竄。
黑洞早就該獲諾獎(jiǎng)
中科院高能物理研究所研究員張雙南接受《中國新聞周刊》采訪時(shí)說，黑洞的理論預(yù)言與發(fā)現(xiàn)是宇宙學(xué)領(lǐng)域的重大進(jìn)步，應(yīng)該在很久之前就獲諾獎(jiǎng)，但一直遲遲未得，是業(yè)界很大的遺憾。黑洞理論過了這么多年都沒有獲諾獎(jiǎng)，業(yè)內(nèi)猜測可能是諾獎(jiǎng)委員會(huì)比較慎重，此前覺得證據(jù)不是那么的確鑿。但業(yè)界早就對(duì)此沒有疑問，尤其是今年獲獎(jiǎng)的兩位做觀測的科學(xué)家，他們對(duì)銀河系中心黑洞的測量，精度非常之高。他們的測量方法是通過測量銀河系中心的恒星運(yùn)動(dòng)，把黑洞的質(zhì)量與其他性質(zhì)確定下來，這就像在太陽系里通過行星的運(yùn)動(dòng)來測量太陽的運(yùn)動(dòng)一樣。他們的成果廣泛的被學(xué)界引用，被認(rèn)為是黑洞存在最堅(jiān)實(shí)的證據(jù)。
不過，今年的諾獎(jiǎng)給了黑洞，張雙南還是感到比較意外，因?yàn)樽罱鼛啄晏祗w物理學(xué)領(lǐng)域獲諾獎(jiǎng)太多了！過去，天體物理還不被看作物理學(xué)，被人認(rèn)為是蹭了物理學(xué)的光。不過，相比物理學(xué)其他領(lǐng)域，天體物理學(xué)的社會(huì)關(guān)注度非常高。像去年的黑洞照片的發(fā)布，再一次引起了公眾對(duì)黑洞的興趣。畢竟科學(xué)的進(jìn)步，除了實(shí)用價(jià)值，對(duì)我們價(jià)值觀、宇宙觀的形成也有很大的影響。
中科院院士、中科院理論物理研究所所長蔡榮根在接受《中國新聞周刊》采訪時(shí)指出，目前，黑洞的研究方向，主要是探索其外面的物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，還有超大質(zhì)量黑洞是怎么形成的，再有就是黑洞的量子性質(zhì)。上世紀(jì)70年代，霍金證明了黑洞不是黑的，有所謂的霍金輻射，即熱輻射。在黑洞熱力學(xué)當(dāng)中，量子力學(xué)、廣義相對(duì)論、統(tǒng)計(jì)物理這些不同的學(xué)科糾纏在一起，所以現(xiàn)在試圖從黑洞的熱力學(xué)的啟發(fā)下研究量子引力理論。
而這兩年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)接連頒給天體物理這個(gè)方向，在蔡榮根看來，意味著宇宙學(xué)天體物理是未來重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)的溫床，會(huì)越來越多的宇宙的奧秘涌現(xiàn)出來，比如說暗物質(zhì)到底什么，宇宙早期引力波的產(chǎn)生又會(huì)給揭示歷史演化提供怎樣的獨(dú)特信號(hào)，這些都是諾貝爾獎(jiǎng)級(jí)的工作。
“今年獲獎(jiǎng)?wù)叩陌l(fā)現(xiàn)為致密和超大質(zhì)量物體的研究開辟了新領(lǐng)域。但這些奇異的物體仍然提出了許多疑問，需要進(jìn)一步解答，并推動(dòng)未來的研究。不僅是關(guān)于它們內(nèi)部結(jié)構(gòu)的問題，還有如何在黑洞附近的極端條件下檢驗(yàn)引力理論的問題?！敝Z貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)委員會(huì)主席戴維·哈維蘭說。
諾獎(jiǎng)不足以涵蓋彭羅斯的成就
“彭羅斯是目前在世的對(duì)黑洞理論貢獻(xiàn)最大的科學(xué)家。”張雙南說。他表示，關(guān)于黑洞，彭羅斯和霍金一起做了工作，但不幸的是霍金去世了。應(yīng)當(dāng)說，無論是工作的廣度還是深度，彭羅斯的成就都絲毫不遜于霍金，他的獲獎(jiǎng)是實(shí)至名歸。
蔡榮根也介紹說，彭羅斯的研究還證明時(shí)空奇異性必定會(huì)有一個(gè)視界。所謂視界就是奇點(diǎn)吸收周圍物質(zhì)形成的強(qiáng)大“勢力范圍”。彭羅斯的研究還包括扭量理論，也是建立量子引力理論的一種方法。#p#分頁標(biāo)題#e#
中科院物理所研究員曹則賢告訴《中國新聞周刊》，彭羅斯是一個(gè)大神級(jí)的人物，是一個(gè)數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家和哲學(xué)家。他的成就是全面的，且著述頗豐，其名篇包括《皇帝的新腦》，《通向?qū)嵲谥贰返鹊??！爱?dāng)年我在德國讀博士時(shí)，大學(xué)圖書館里彭羅斯寫的所有的書都被人偷走了?！锻ㄏ?qū)嵲谥贰肥菙?shù)學(xué)、物理和哲學(xué)的集大成，歷史上可與之比擬的書少有?！?/p>
他還指出，彭羅斯的成就很多，除了數(shù)學(xué)以及今年獲獎(jiǎng)的工作，另一個(gè)耀眼的工作是彭羅斯鑲嵌。1974年，彭羅斯用風(fēng)箏和飛鏢兩種單元，給出了具有五次轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)稱性的平面鋪排方案。曹則賢認(rèn)為，這為準(zhǔn)晶概念的接受提供了基礎(chǔ)。Schechtman則因準(zhǔn)晶的發(fā)現(xiàn)獲得了2011年度諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。彭羅斯比霍金大十幾歲，霍金初期的一些工作都是與彭羅斯一起完成的，但普通人只知霍金而沒聽說過彭羅斯?！皩?shí)際上，彭羅斯的成就遠(yuǎn)遠(yuǎn)不是一個(gè)諾獎(jiǎng)得主的頭銜就能涵蓋的?！辈軇t賢說。