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诺贝尔物理学奖,为什么颁给了“黑洞”?

作者:中读现场

2020-10-07·阅读时长2分钟

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黑洞到底是什么?三位获奖者为之做出了什么贡献?听北京大学物理学院雷奕安老师为我们解密诺贝尔物理学奖的选择。

诺贝尔物理学奖,为什么颁给了“黑洞”?

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雷奕安,北京大学物理学院副教授,博士生导师。

2020年10月6日,瑞典皇家科学院公布2020年诺贝尔物理学奖。奖项一半授予罗杰·彭罗斯(Roger Penrose),另外一半授予莱因哈德·根泽尔(Reinhard Genzel)和安德里亚·格兹(Andrea Ghez),以表彰他们在“黑洞研究及发现银河系中央的超大质量天体”方面的贡献。

从2017年的LIGO引力波,到2019年一颗环绕类太阳恒星的系外星的发现,再到2020年黑洞探秘,天体物理学的研究成果在近四年已经三次斩获诺贝尔物理学奖。

为什么这个领域的研究会多次摘得诺奖?雷奕安老师在诺奖颁布前就有过猜想:

“宇宙学再拿诺贝尔奖的可能性很大。现在国际上对星际探索的热度不断增加,大航天时代正在到来,人们对各种天文宇宙事件关注度非常高。

那么,宇宙学和天文学是一回事吗?雷奕安老师解释,宇宙学是研究宇宙整体的学科,一般偏向理论,比如宇宙的诞生和演化、星系的结构形成和演化;而天文学更偏向观察和具体的天体,比如行星的运行、卫星的结构和构成等。

这次是瑞典皇家科学院第一次将诺贝尔物理学奖授予黑洞方面的研究工作。如果把广义相对论算上,黑洞研究已经持续了100多年,积累了大量的重大突破。

雷奕安老师进一步解释,20世纪60年代是黑洞研究的黄金时代,但偏向于理论。彭罗斯和霍金黑洞方面的理论工作,主要是在这个时期完成的。

虽然一般认为黑洞是广义相对论的直接结论,但爱因斯坦认为,仅仅一个数学结论并不意味着物理上真的会成立,可能有一些别的原因阻止黑洞形成。黑洞的实验观察和验证非常重要,彭罗斯在理论上证明了黑洞会存在。他本人德高望重,理论工作多,这次获奖也是众望所归。

而另外两位获奖者莱因哈德·根泽尔和安德里亚·格兹则是作为观察者进行研究的。

作为两个观察团队的引导人,他们从20世纪90年代初以来,一直致力于克服隐形黑洞观测的巨大困难。雷奕安老师介绍,他们利用世界上最大的望远镜,想办法穿透银河中心周围的气体和尘埃云,以高精度观测靠近银星的恒星群,得到了黑洞存在的确凿证据,大大丰富了我们对银河系中心区域的知识

关于黑洞是否是起点的问题,不同研究者有不同的声音,很多理论需要去验证,很多问题需要去解答。通过诺奖,我们可以将视野望向远方,更关注全人类的进步和发展,关注宇宙和太空探索,去迎接一个波澜壮阔、前途无限的大航天时代的到来。

2019年4月10日,“事件视界望远镜”(EHT)项目发布人类史上首张黑洞照片,由欧洲南方天文台提供


诺奖获得者简介:

罗杰·彭罗斯(Roger Penrose),英国数学物理学家、牛津大学数学系名誉教授。他在数学物理方面的工作拥有高度评价,特别是对广义相对论与宇宙学方面的贡献。

莱因哈德·根泽尔(Reinhard Genzel),德国天体物理学家,出生于巴特洪堡。

安德里亚·格兹(Andrea Ghez),美国天文学家,加州大学洛杉矶分校物理学和天文学教授。

延伸收听:

陈学雷:看见黑洞,爱因斯坦说对了吗?

你认识黑洞吗? | 复旦通识讲堂Vol.7

如果掉进了黑洞会怎样?

编辑、剪辑/胡艺玮 设计/罗曼


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