123,123,123

微信咨詢

咨詢QQ

咨詢電話

公眾號(hào)

TOP

首頁 > 資訊 > 科普新聞

-“如果再早幾年，霍金應(yīng)該也能得諾獎(jiǎng)”

來源：中國(guó)科學(xué)報(bào)微信公號(hào)

作者：鄭金武袁一雪韓揚(yáng)眉任芳言

發(fā)布時(shí)間：2020-10-07

瀏覽次數(shù)：1470

-“如果再早幾年，霍金應(yīng)該也能得諾獎(jiǎng)”

黑洞，一個(gè)魔力之地。

在宇宙中，黑洞吞噬一切，即便光亦難以逃脫。

在科學(xué)的世界里，黑洞作為天體物理學(xué)前沿問題，吸引了一大批科學(xué)家為之著迷沉醉。

2017年，諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)?lì)C給了研究黑洞合并形成的引力波的三位科學(xué)家。

今天，2020年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)再度降臨天體物理學(xué)，三位科學(xué)家因“發(fā)現(xiàn)了宇宙中最奇特的現(xiàn)象黑洞”而獲殊榮：

羅杰·彭羅斯（Roger Penrose）

萊因哈德·根澤爾（Reinhard Genzel）

安德里亞·格茲（Andrea Ghez）

相關(guān)閱讀：剛剛，2020年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)揭曉！

黑洞引發(fā)的“引力波”，一直在宇宙中回蕩。

2017年，諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予美國(guó)科學(xué)家雷納·韋斯、巴里·巴里什和基普·索恩，以表彰他們?yōu)椤凹す飧缮嬉Σㄌ煳呐_(tái)”（LIGO）項(xiàng)目和發(fā)現(xiàn)引力波所作的貢獻(xiàn)。

而今，黑洞再次觸動(dòng)世界的注意力。

2020年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，一半授予羅杰·彭羅斯（Roger Penrose），因其“發(fā)現(xiàn)廣義相對(duì)論預(yù)測(cè)了黑洞的形成”；另一半授予萊因哈德·根澤爾（Reinhard Genzel）和安德里亞·格茲（Andrea Ghez），因其“發(fā)現(xiàn)銀河系中心的超大質(zhì)量黑洞”。

羅杰·彭羅斯（Roger Penrose）：

英國(guó)數(shù)學(xué)物理學(xué)家與牛津大學(xué)數(shù)學(xué)系名譽(yù)教授。

他在數(shù)學(xué)物理方面的工作擁有高度評(píng)價(jià)，特別是對(duì)廣義相對(duì)論與宇宙學(xué)方面的貢獻(xiàn)。

萊因哈德·根澤爾（Reinhard Genzel）：

出生于巴特洪堡，德國(guó)天體物理學(xué)家。

美國(guó)和德國(guó)天文和物理學(xué)會(huì)會(huì)員，美國(guó)物理學(xué)會(huì)會(huì)員，美國(guó)國(guó)家科學(xué)院外籍院士。

安德里亞·格茲（Andrea Ghez）：

美國(guó)天文學(xué)家，加州大學(xué)洛杉磯分校物理學(xué)和天文學(xué)教授。

專家解讀：

黑洞研究是天體物理學(xué)熱點(diǎn)

清華大學(xué)物理系天體物理中心教授王曉鋒：今年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)?lì)C給三位天體物理學(xué)家，因?yàn)樗麄儗?duì)宇宙中最奇特現(xiàn)象——黑洞的理論和觀測(cè)研究。

羅杰·彭羅斯通過新奇的數(shù)學(xué)方法研究了愛因斯坦的廣義相對(duì)論，并顯示該理論預(yù)測(cè)了黑洞的形成。他還與霍金一起證明了奇點(diǎn)定理。

在宇宙中，黑洞會(huì)捕獲一切進(jìn)入其中的東西，沒有任何東西可以逃離黑洞，即便是光也無法逃脫。

萊因哈德·根澤爾和安德里亞·格茲各自帶領(lǐng)著一群天文學(xué)家，從上世紀(jì)九十年代初就開始通過測(cè)量銀河系中心人馬座區(qū)域的恒星的運(yùn)動(dòng)情況來研究銀河中心天體的性質(zhì)。

隨著觀測(cè)精度的提高，兩組研究人員都發(fā)現(xiàn)，位于銀河系中心有一種看不見但具有強(qiáng)大引力的天體，促使這些恒星在周圍快速轉(zhuǎn)圈。

這個(gè)看不見的中心天體質(zhì)量大約有400萬倍太陽質(zhì)量，根據(jù)引力理論可以判斷那是一個(gè)超大質(zhì)量黑洞。

中國(guó)科學(xué)院院士、中科院理論物理研究所所長(zhǎng)蔡榮根：天體物理和宇宙學(xué)現(xiàn)在是一個(gè)黃金時(shí)期，是一個(gè)非?；钴S的時(shí)期。

宇宙是未來重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)的溫床，有許多的秘密會(huì)來自于天上。

就像著名理論物理學(xué)家威騰所說，黑洞在他學(xué)生時(shí)代是科幻小說里面的一個(gè)概念，現(xiàn)在變成了一個(gè)實(shí)實(shí)在在科學(xué)的存在，一個(gè)科學(xué)研究的前沿。

大家以前都不太相信黑洞是存在的，現(xiàn)在大量的天文學(xué)觀察，證明黑洞確實(shí)是在宇宙中大量存在。

今年諾獎(jiǎng)的另外兩個(gè)獲得者的發(fā)現(xiàn)，銀河系中心的所謂超大質(zhì)量致密天體，就是黑洞。

中國(guó)科學(xué)院武漢物理與數(shù)學(xué)研究所研究員蔡慶宇：曾經(jīng)天文學(xué)并不包含在諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的頒獎(jiǎng)?lì)I(lǐng)域中，從上世紀(jì)七十年代后才被納入。

我認(rèn)為諾貝爾獎(jiǎng)?lì)C給黑洞研究的時(shí)間應(yīng)該再早些，因?yàn)楹诙囱芯康狞S金年代開始于上世紀(jì)的六七十年代。如果可以再早幾年，霍金應(yīng)該也能獲得諾貝爾獎(jiǎng)。

可惜的是，現(xiàn)在霍金已經(jīng)去世了，這也是今年諾獎(jiǎng)的一個(gè)遺憾。

黑洞的物理性質(zhì)神秘而神奇，這次頒獎(jiǎng)不僅是對(duì)黑洞領(lǐng)域理論和實(shí)驗(yàn)工作的認(rèn)可，而且會(huì)進(jìn)一步激發(fā)該領(lǐng)域的科學(xué)家迎難而上，百尺竿頭更進(jìn)一步。

與中國(guó)科學(xué)家有諸多交流

中國(guó)物理學(xué)會(huì)會(huì)員張軒中：羅杰·彭羅斯是一個(gè)懂得感恩的人。

成為物理學(xué)家之前，他首先是一位數(shù)學(xué)家，他的老師是霍奇。

在讀博士的時(shí)候，他遇到了霍金的老師丹尼斯·塞阿瑪（Dennis Sciama），丹尼斯·塞阿瑪想找一個(gè)數(shù)學(xué)基礎(chǔ)好的人一起做研究，而羅杰·彭羅斯正好有興趣。

羅杰·彭羅斯曾寫了一本書《The road to reality》（《通往現(xiàn)實(shí)之路》），在這本書的扉頁里，他寫道“To Sciama”，說丹尼斯·塞阿瑪是他進(jìn)入宇宙學(xué)和天體物理領(lǐng)域的引路人。

他還是一個(gè)雄心勃勃的人。

愛因斯坦有個(gè)遺愿，就是要把引力和量子力學(xué)統(tǒng)一起來，建立一個(gè)大一統(tǒng)的理論。

而丹尼斯·塞阿瑪從事的很多問題都是基礎(chǔ)性的大問題，他希望建立這樣一個(gè)理論。

北京大學(xué)科維理天文與天體物理研究所副所長(zhǎng)吳學(xué)兵：我跟萊因哈德·根澤爾比較熟悉，他曾受北京大學(xué)科維理天文與天體物理研究所的邀請(qǐng)，于2008年11月訪問過北大，還做過科普?qǐng)?bào)告，報(bào)告內(nèi)容就是“大質(zhì)量黑洞和星系”。

萊因哈德·根澤爾在2008年曾獲得“邵逸夫天文學(xué)獎(jiǎng)”，他是一個(gè)非常忙碌的科學(xué)家，我們好不容易才邀請(qǐng)到他來北大訪問。

講座中他還放了一個(gè)很多恒星圍繞黑洞轉(zhuǎn)動(dòng)的視頻，給我們留下了深刻印象。

南京大學(xué)天文與空間科學(xué)學(xué)院教授李志遠(yuǎn)：這十年間，我和安德里亞·格茲教授一直保持著學(xué)術(shù)交流。

今年上半年，我和她共同在《天體物理學(xué)雜志》上發(fā)表了研究報(bào)告，探討銀心黑洞旁邊是否可能存在一個(gè)質(zhì)量較小的黑洞。

安德里亞·格茲是我非常敬佩和尊重的科學(xué)家，她潛心研究一個(gè)問題數(shù)十年，還能帶領(lǐng)一個(gè)較大規(guī)模的團(tuán)隊(duì)開展研究工作。

她熱心、擅長(zhǎng)科普工作，是一位非常出色的女性科學(xué)家代表。

中國(guó)科學(xué)院紫金山天文臺(tái)研究員劉四明：我也在研究銀河系中心的超大質(zhì)量黑洞，所以認(rèn)識(shí)萊因哈德?根澤爾和安德里亞?格茲。

兩位科學(xué)家在上世紀(jì)九十年代初就一直專注于銀河系中心區(qū)域的觀測(cè)研究，通過自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)，修正大氣擾動(dòng)對(duì)恒星的觀測(cè)位置帶來的干擾，最終在銀河系中心發(fā)現(xiàn)了一個(gè)非常重且看不見的物體。

這個(gè)“神秘”的物體就是黑洞。

北京師范大學(xué)物理學(xué)系副教授張宏寶：我是羅杰·彭羅斯的鐵桿粉絲，他不僅是很厲害的數(shù)學(xué)物理學(xué)家，也是一名優(yōu)秀的科普作者，他寫了很多科普作品，比如《通往現(xiàn)實(shí)之路》、《皇帝新腦》（The Emperors New Mind）等。

與科普書里盡量不出現(xiàn)公式的霍金不同，彭羅斯擅長(zhǎng)硬核科普，他的科普著作里會(huì)有大量的數(shù)學(xué)公式。

他的《通往現(xiàn)實(shí)之路》就是典型代表。

有一年彭羅斯在加拿大出席活動(dòng)，我也在場(chǎng)，我拿著他的《通往現(xiàn)實(shí)之路》請(qǐng)他簽名。

他當(dāng)時(shí)已經(jīng)八十多歲了，很和藹的答應(yīng)了我的請(qǐng)求。彭羅斯做報(bào)告的時(shí)候，往往會(huì)用手繪的幻燈片，這點(diǎn)我也很喜歡。

尚待持續(xù)深入研究

吳學(xué)兵：之前引力波的探測(cè)發(fā)現(xiàn)也獲得了2017年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，引力波就是兩個(gè)黑洞合并時(shí)產(chǎn)生的。

在黑洞領(lǐng)域還有許多值得深入研究的問題。比如大質(zhì)量黑洞的形成問題，黑洞怎么從小變大的？是通過不斷合并，還是通過吸引周圍的物質(zhì)逐漸增加質(zhì)量的？

此外，黑洞形成也許還有其他更奇特的物理過程，比如有人預(yù)言有些黑洞形成時(shí)就有上萬倍太陽質(zhì)量這么重。

像這些未解決的科學(xué)問題，都還有待科學(xué)家們持續(xù)深入地開展研究。

中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)研究員茍利軍：關(guān)于黑洞還有很多值得研究的內(nèi)容，比如噴流是如何產(chǎn)生的，黑洞周圍的一些氣體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)如何，這些都期望未來可以通過高分辨率望遠(yuǎn)鏡獲得更多研究成果。

蔡慶宇：今年的物理學(xué)獎(jiǎng)?lì)C給的這兩項(xiàng)關(guān)于黑洞的研究，前者是理論，后者是天文觀測(cè)，它們既是物理與天文的完美結(jié)合，也是理論與實(shí)踐的統(tǒng)一。

可以說是比較完美的“獲獎(jiǎng)組合”。

我還想指出一點(diǎn)，從上世紀(jì)70年代初期霍金預(yù)言黑洞可以輻射開始，黑洞一直是檢驗(yàn)量子引力理論的“試驗(yàn)田”，對(duì)黑洞性質(zhì)的研究關(guān)乎著理論物理研究的最前沿。

堅(jiān)持+好奇心成就基礎(chǔ)研究

中國(guó)科學(xué)院院士、北京石墨烯研究院院長(zhǎng)劉忠范：今年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予了非常基礎(chǔ)的天體物理工作：發(fā)現(xiàn)黑洞現(xiàn)象和銀河系中心超大質(zhì)量黑洞。

應(yīng)該說，這就是大家所說的從0到1的基礎(chǔ)研究。

其實(shí)這種原創(chuàng)性的科學(xué)發(fā)現(xiàn)是很難“規(guī)劃”出來的，更多的源于科學(xué)家們的強(qiáng)烈的好奇心。

事實(shí)上，總有一些非常純粹的學(xué)者，懷著強(qiáng)烈的好奇心和求知欲，心無旁騖地做一些看似毫無用處的科學(xué)探索工作。

他們的研究成果不斷深化著人類對(duì)自然界和宇宙的認(rèn)識(shí)，會(huì)寫到教科書里，留在科學(xué)史上。

這種純基礎(chǔ)性的研究，該不該重視，又該如何重視呢？個(gè)人認(rèn)為，更重要的是培育創(chuàng)新性的文化環(huán)境和文化土壤。

有了好的環(huán)境和土壤，就會(huì)長(zhǎng)出好的莊稼，長(zhǎng)出參天大樹。

絕不能急功近利，搞所謂的重點(diǎn)專項(xiàng)和重點(diǎn)攻關(guān)。