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三位科学家获2020年度诺贝尔物理学奖,他们揭露了“黑洞和银河系的秘密”

三位科学家获2020年度诺贝尔物理学奖,他们揭露了“黑洞和银河系的秘密”
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图片来源:诺贝尔奖委员会

记者 | 田思奇

这项开创性的成果是自爱因斯坦之后对广义相对论做出的最重要的研究贡献。

当地时间2020年10月6日中午,瑞典诺贝尔奖委员会宣布,将本年度的物理学奖授予三位科学家与黑洞相关的研究成果。这是在2019年之后,诺贝尔物理学奖连续第二年颁给天文学领域。诺贝尔奖官网称,本年度的奖项揭露了“黑洞和银河系最黑暗的秘密。”

该奖项的一半将授予英国数学物理学家罗杰·彭罗斯,因其证明黑洞的形成是对广义相对论的有力预测;另一半授予德国天体物理学家莱因哈德·根泽尔和美国天文学家安德里亚·盖兹,成果是在银河系中心发现一个超大质量致密天体。三人将分享1000万瑞典克朗(约合人民币760万元)的奖金。

利用巧妙的数学方法,彭罗斯成功证明黑洞是爱因斯坦广义相对论的直接结果。尽管爱因斯坦本人并不相信黑洞真的存在,但在他去世十年后,彭罗斯在1965年证明申博app_申博app下载_申博app官网黑洞可以形成——在这种引力极其强大的空间领域内,连光都无法逃逸。

按照彭罗斯的描述,黑洞的核心隐藏着一个奇点(singularity),在这个奇点中,所有已知的自然法则都会消失。诺贝尔奖委员会指出,这项开创性的成果是自爱因斯坦之后对广义相对论做出的最重要的研究贡献。

1931年出生的彭罗斯在牛津大学工作,曾凭借奇点理论的工作与另一英国物理学家史蒂芬·霍金共同获得沃尔夫物理学奖。

到了1990年代,另外两位获奖者,根泽尔和盖兹分别专注于研究银河系中心名为“人马座A”的区域。两人所在的研究团队都测量到一个极其沉重又看不到的物体,会吸引恒星,并导致后者以令人眼花缭乱的速度四处游走。

两个团队一致得出结论称,这一位于银河系中心的黑洞距离地球约2.6万光年,质量相当于400万个太阳,但面积又不超过太阳系。

诺贝尔奖委员会认为,根泽尔和盖兹延伸了技术的极限,建造了独特的仪器来透过巨大的星际气体和尘埃观测银河系中心。他们的开创性工作为人们提供了可信的依据,表明银河系中心存在超大质量黑洞。

根泽尔1952年出生于德国,现在马克斯·普朗克地外物理学研究所工作。盖兹生于1965年,在加州大学洛杉矶分校工作,她也成为百年来第四位荣获诺贝尔物理学奖的女性。

诺贝尔物理学奖盘点

物理学是诺贝尔1895年在他的遗嘱中第一个提到的颁奖领域。据诺贝尔奖官网介绍,“在19世纪末,许多人认为物理学是最重要的科学,也许诺贝尔也是这样认为的。他自己的研究申博体育_申博体育app_申博体育官网也与物理学密切相关。”

诺贝尔物理学奖由瑞典皇家科学院颁发。1901年到2019年,诺贝尔物理学奖共颁发113次,共有212人获得该奖。

诺贝尔物理学奖获奖者的年龄跨度达70岁,其中最年轻的是英国物理学家劳伦斯·布拉格,1915年因X射线晶体结构的研究获奖,当时才25岁;最年长的是美国物理学家阿瑟·阿什金,2018年因其在光学镊子及其在生物系统中的应用领域所做的研究获奖,当时已96岁。

在物理学奖的历史上,曾有一人两次摘走桂冠,还有六位华人与三名女性科学家获奖。

其中,美国物理学家约翰·巴丁曾在1956年与1972年因制成点接触晶体管及提出低温超导理论两次获奖。

荣膺该奖的华人科学家有提出“李-杨假说”、成功挑战爱因斯坦理论的李政道和杨振宁;发现新基本粒子的美籍华裔科学家丁肇中;发展了用雷射冷却和捕获原子的方法的美籍华裔朱棣文;发现了分数量子霍尔现象的美籍华人崔琦;以及在光学通讯上取得开创性成就的英国华裔科学家高琨。

此前摘得物理学奖桂冠的三位女科学家则分别是放射性物质研究先驱居里夫人、发展了解释原子核结构数学模型的德裔美国物理学家玛丽亚·格佩特-梅耶、以及2018年荣膺该奖的加拿大科学家唐娜·斯特里克兰。

2019年诺贝尔物理学奖的一半授予加拿大裔美国物理学家詹姆斯·皮布尔斯,以表彰他在物理宇宙学的理论发现,另一半授予瑞士天文学家米歇尔·麦耶与迪迪埃·奎洛兹,以表彰他们发现围绕主序星的首颗太阳系外行星。

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