本刊記者/杜瑋李明子
10月6日下午，諾貝爾物理學(xué)獎揭曉，頒給發(fā)現(xiàn)宇宙“黑洞”的三代物理學(xué)家。
諾貝爾獎委員會總秘書長托馬斯·佩爾曼宣布，物理學(xué)獎一半頒發(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論的一個有力預(yù)測”，另一半獎項頒發(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超大質(zhì)量的致密物體”。
今年每項諾貝爾獎獎金額均為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可以形成，并對其進行了詳細描述：在黑洞的核心，隱藏著一個奇點，在那里，所有已知自然法則都將停止。彭羅斯這篇創(chuàng)性文章被認為是自愛因斯坦以來對廣義相對論最重要的貢獻。
諾獎得主萊因哈德·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，他還于2018年出任邵逸夫獎天文學(xué)獎遴選委員會主席。
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)了一個天文學(xué)家小組，從20世紀(jì)90年代初開始，他們就把重點放在了銀河系中心一個名為人馬座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)了一個質(zhì)量非常大的、看不見的物體，約400萬個太陽的質(zhì)量，它牽引著一團恒星，使它們以令人眩暈的速度四處亂竄。
黑洞早就該獲諾獎
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)域的重大進步，應(yīng)該在很久之前就獲諾獎，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，業(yè)內(nèi)猜測可能是諾獎委員會比較慎重，此前覺得證據(jù)不是那么的確鑿。但業(yè)界早就對此沒有疑問，尤其是今年獲獎的兩位做觀測的科學(xué)家，他們對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動，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動來測量太陽的運動一樣。他們的成果廣泛的被學(xué)界引用，被認為是黑洞存在最堅實的證據(jù)。
不過，今年的諾獎給了黑洞，張雙南還是感到比較意外，因為最近幾年天體物理學(xué)領(lǐng)域獲諾獎太多了！過去，天體物理還不被看作物理學(xué)，被人認為是蹭了物理學(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黑洞的興趣。畢竟科學(xué)的進步，除了實用價值，對我們價值觀、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)的運動規(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)、廣義相對論、統(tǒng)計物理這些不同的學(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)獎接連頒給天體物理這個方向，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)生又會給揭示歷史演化提供怎樣的獨特信號，這些都是諾貝爾獎級的工作。
“今年獲獎?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，需要進一步解答，并推動未來的研究。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引力理論的問題?！敝Z貝爾物理學(xué)獎委員會主席戴維·哈維蘭說。
諾獎不足以涵蓋彭羅斯的成就
“彭羅斯是目前在世的對黑洞理論貢獻最大的科學(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，他的獲獎是實至名歸。
蔡榮根也介紹說，彭羅斯的研究還證明時空奇異性必定會有一個視界。所謂視界就是奇點吸收周圍物質(zhì)形成的強大“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》，彭羅斯是一個大神級的人物，是一個數(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，大學(xué)圖書館里彭羅斯寫的所有的書都被人偷走了。《通向?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。”
他還指出，彭羅斯的成就很多，除了數(shù)學(xué)以及今年獲獎的工作，另一個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)動對稱性的平面鋪排方案。曹則賢認為，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。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?！皩嶋H上，彭羅斯的成就遠遠不是一個諾獎得主的頭銜就能涵蓋的?！辈軇t賢說。