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2020年诺贝尔物理学奖揭晓,三位获奖科学家都与研究黑洞有关,分享黑洞研究的历史
北京时间10月6日,瑞典皇家科学院宣布,2020年度诺贝尔物理学奖获奖者为英国理论物理学家罗杰·彭罗斯(RogerPenrose)与德国天文学家莱因哈德·根泽尔(ReinhardGenzel)、美国天文学家安德里亚·格兹(AndreaGhez),总奖金为1000万瑞典克朗(约合760万人民币),表彰他们在天体物理学领域的贡献。
根据诺贝尔网站消息,彭罗斯证明了黑洞的存在,而根泽尔与格兹发现银河系中心有一个超大质量的黑洞。
2020年诺贝尔物理学奖的一半授予罗杰·彭罗斯(RogerPenrose),另一半授予雷因哈德·根泽尔(ReinhardGenzel)和安德里亚·格兹(AndreaGhez),以表彰他们“发现了宇宙中最奇特的现象之一——黑洞”。他们将分享1000万瑞典克朗的奖金(约合人民币760万元)。
据了解,罗杰·彭罗斯出生于1931年,1965年曾提出用以显示恒星如何坍塌形成黑洞的数学方法。彭罗斯与斯蒂芬·霍金合作完成了奇点理论等工作,两人曾因奇点理论的工作共同获得沃尔夫物理学奖。2018年,霍金去世,因而可能错失诺贝尔奖。
自1901年首次颁奖至今,诺贝尔物理学奖共颁发过113次,213人次获奖。其中,美国物理学家约翰·巴丁因晶体管效应和超导的BCS理论在1956年、1972年两次获得诺贝尔物理学奖。
2019年,诺贝尔物理学奖授予了3位科学家。美国普林斯顿大学教授吉姆·皮布尔斯独享一半奖金,以表彰他“在宇宙物理学的理论发现”;瑞士日内瓦大学教授米歇尔·麦耶和迪迪埃·奎洛兹因“发现了围绕类日恒星运行的系外行星”,而共享另一半奖金。
数百年前,物理学被认为是最重要的学科。诺贝尔在要求设立五大奖项的遗嘱中,物理学是最先被提及的领域。
黑洞本身是一个引力非常强的天体,要追溯黑洞的历史,要追溯到人们对万有引力的认识。
万有引力的发现可以追溯到17世纪,牛顿坐在苹果树下面看到苹果掉下来,激发了灵感。他不仅仅意识到这种现象,而且写下了公式,那就是有关于引力的万有引力公式。在此基础之上,牛顿得到了人们所熟知的逃逸速度公式。
在此之后,更多科学家根据牛顿的理论作了进一步的应用和推广。在18世纪的法国,数学家拉普拉斯想象在宇宙当中有可能会存在着一种天体,它非常致密,以至于从它自身发出的光都不能够从它周围逃脱出来。现在看来这天体就是最朴素的对于黑洞的一种想法。
到了19世纪,更多科学家的观测对于牛顿的理论提出了一些挑战。到20世纪初的时候,物理学家爱因斯坦首先提出了狭义相对论,在十年之后又提出了广义相对论,对引力提出了颠覆性的认识,比如认为引力场其实并不是由质量引起的,而是时空被质量、有质量物体弯曲以后的效应。
在爱因斯坦1915年提出广义相对论之后的几个月,德籍物理学家史瓦西得到了精确的爱因斯坦场方程解,这就是“没有转动黑洞的史瓦西解”。在史瓦西1916年得到这个解之后的几十年间,黑洞研究的进展其实非常缓慢。