物理诺奖？天文诺奖！_风闻

　　编译：李远飞

　　校对：童牧天

　　审阅：牧夫天文校对组

　　美编：简稚珉

　　后台：库特莉亚芙卡 李子琦 徐⑨坤

　　参考链接：

　　https://www.nobelprize.org/uploads/2020/10/press-physicsprize2020.pdf

　　https://www.nobelprize.org/prizes/lists/all-nobel-prizes-in-physics/

　　https://wenku.baidu.com/view/8c7577ee172ded630b1cb6bd.html#

　　www.newscientist.com/people/roger-penrose

　　Notice

　　三位诺奖得主的“领奖照”

　　图源：瑞典皇家科学院

　　No.1

　　四年三获

　　就在昨天，瑞典皇家科学院揭晓了今年诺贝尔物理学奖的三位获得者。奖金一半被颁给英国理论物理学家罗杰·彭罗斯（Roger Penrose），以表彰其发现黑洞的形成是广义相对论的一项重大推论。另一半由德国天文学家**莱茵哈德·根泽尔（Reinhard Genzel）和美国天文学家安****德烈娅·盖兹（Andrea Ghez）**平分，以表彰他们共同发现了银河系中心超大质量的致密天体。

　　这次瑞典皇家科学院的颁奖决定可谓又一次“打脸”了物理诺奖在凝聚态-天体物理-粒子物理-光学中循环的不成文的规定，也同时使得之前的大量预测纷纷翻车。掐指一算，近四年内物理诺奖有三次都颁给了天文领域的发现，也难怪大家纷纷高呼物理诺奖改名天文诺奖。接下来就跟着牧夫一起揭开今年天文诺奖的真面纱吧。

　　No.2

　　星系中央的黑色猛兽

　　今年的这三位诺贝尔奖获得者们都因他们对宇宙中最奇异的现象之一——黑洞的发现而获奖。彭罗斯的研究显示广义相对论必然导致黑洞的形成；根泽尔和盖兹则发现在银河系中心一个看不见并且质量极大的天体控制着恒星的运行轨道。一个极大质量黑洞是我们现在唯一对其的解释。

　　今年的三位诺奖得主，从左起分别为彭罗斯（Roger Penrose）、根泽尔（Reinhard Genzel）和盖兹（Andrea Ghez）

　　图片来源：The Nobel Prize推特

　　罗杰·彭罗斯用巧妙的数学方法证明了黑洞是爱因斯坦广义相对论的一个直接推论。爱因斯坦本人并不相信黑洞真的存在，这些拥有巨大质量的怪物们能够捕获所有进入它视界范围内的东西，甚至连光也无法从中逃脱。

　　由事件视界望远镜（Event Horizon Telescope）拍摄的距离地球5500万光年的M87*黑洞的照片

　　图片来源：事件视界望远镜项目

　　1965年，爱因斯坦逝世十年后，彭罗斯证明了黑洞真的可以存在，并对其进行了详尽的数学描述；在黑洞中心有一个奇点，在这里所有我们已知的自然规律都不再适用。他突破性的论文至今仍被认为是在爱因斯坦之后对广义相对论做出的最重要的贡献。

　　彭罗斯被认为是现今世上最重要的理论物理学家之一。他与史蒂芬·霍金在黑洞性质上的研究彻底改变了我们对宇宙的认知。同时，彭罗斯也是数学物理领域的绝对大牛，大家可能或多或少听说过的“彭罗斯三角”就是由他提出的。

　　知名游戏《纪念碑谷》就借鉴了彭罗斯三角的创意

　　他与霍金证明了如果广义相对论是正确的，那就会存在一个奇点，在这里密度无穷大，时空被无限扭曲。由于他们提出的彭罗斯-霍金奇点定理，他和霍金在1988年共同获得了沃尔夫物理学奖，也难怪颁奖后大家纷纷为霍金的提前离去感到遗憾。

　　彭罗斯也由其在量子引力方面的杰出贡献为人所知，他在扭量理论（twistor theory）上的研究处理了时空几何的问题。他是英国牛津大学的荣誉数学教授，同时也是一名科学作家，著有《通向实在之路》等书。

　　另外两位诺奖得主茵哈德·根泽尔和德莉亚·盖兹分别领导了两个天文学家小组。从20世纪90年代初开始，这两个小组便专注于研究在银河系中心被称为人马座A*的一块区域，并负责绘制这片区域附近恒星的轨道。这两个小组的研究结果都指向一个事实-一个拥有极大质量的，不可见的天体正吸引着这一群恒星，使得它们以“惊人的”速度运行。相当于大约四百万个太阳的质量被压缩于不到一个太阳系体积的区域内。

　　钱德拉X射线天文台拍摄的人马座A*黑洞，由X射线和红外波段数据合成得到的图像

　　https://www.chandra.harvard.edu/photo/2013/sgra_gas/

　　利用世界上最大的天文望远镜，根泽尔和盖兹发明了一种方法，使得他们能够透过体积庞大的星际气体和尘埃看到银河系的中心。通过将现有的科技利用到极限，他们改进了原本的技术来弥补地球大气层所造成的扭曲，建造了独特的仪器并致力于更长期的学术研究。他们开拓性的研究给我们提供了迄今对银河系中心存在超大质量黑洞的最有力证据。

　　诺贝尔物理学委员会主席戴维·哈维兰德说：“今年诺奖获得者们的发现是在超大质量和密度天体研究上的重大突破。但是这些奇特的天体仍旧给我们留下了很多尚未解答并亟待未来研究的问题。这些问题不仅有关于黑洞的内部结构，还有关于如何在黑洞附近的极端环境下检验我们现有的引力理论。”

　　黑洞的研究从1783年英国哲学家米歇尔提出的暗星想法开始，到1915年爱因斯坦的广义相对论，到1916年爱因斯坦场方程的史瓦西解被提出，到克尔解，到之后人类拍摄史上第一张黑洞照片，仍在继续。诺贝尔奖所表彰的发现当之无愧，为人类微微揭开宇宙中这类极端天体的神秘面纱。但我们仍然对黑洞所知甚少，新的发现不断地冲击我们对黑洞、甚至是宇宙原本的认知，在寻找自然终极的真相这条路上我们还任重而道远。

　　No.3

　　诺贝尔奖和天文学

　　除了近几年来天文成就在诺贝尔奖上的“霸榜”，自上个世纪来天文学便是诺奖的常客了，让我们一起来看看诺奖史上有哪些天文发现吧！

　　2019年：颁给美国普林斯顿大学詹姆斯·皮布尔斯（James Peebles）教授，以表彰他“在物理宇宙学的理论发现”，以及瑞士日内瓦大学的米歇尔·马约尔（Michel Mayor）教授和瑞士日内瓦大学教授兼英国剑桥大学教授迪迪埃·奎洛兹（Didier Queloz），以表彰他们“发现了一颗围绕类太阳恒星运行的系外行星”。

　　2017年：颁给美国三位科学家雷纳·韦斯（Rainer Weiss）、基普·索恩（Kip Thorne）、巴里·巴里什（Barry Barish），以表彰他们在LIGO检测器（激光干涉引力波天文台）和引力波观测的决定性贡献。

　　2011年：颁给美国加州大学伯克利分校教授索尔·佩尔马特（Saul Perlmutter）、澳大利亚国立大学教授布莱恩·施密特（Brian Schmidt），以及美国约翰斯霍普金斯大学教授亚当·里斯（Adam Riess），他们由对遥远超新星爆炸的观测发现宇宙正在加速膨胀。

　　2006年：颁给美国科学家约翰·马瑟（John C. Mather）和乔治·斯穆特（George Smoot），以表彰他们发现了宇宙微波背景辐射的黑体形式和各向异性。

　　2002年：一半颁给日本科学家小柴昌俊(Masatoshi Koshiba)与美国宾夕法尼亚大学的雷蒙德.戴维斯（Raymond Davis Jr.），他们在探测宇宙中微子方面取得的成就促使了中微子天文学的诞生；另一半颁给了美国华盛顿特区联合大学的里卡多·贾科尼（Riccardo Giacconi），表彰他在发现宇宙X射线源中做出的贡献，这促使了X射线天文学的诞生。

　　1993年：授予美国新泽西州普林斯顿大学的赫尔斯（Russell A.Hulse) 和小约瑟夫·泰勒（Joseph H. Haylor,Jr),以表彰他们发现了一种新型的脉冲星，这一发现为研究引力开辟了新的可能性。

　　1983年：一半授予美国伊利诺斯州芝加哥大学的钱德拉塞卡（Subramanyan Chandrasekhar） ，以表彰他对恒星结构和演变有重要意义的物理过程的理论研究；另一半授予加利福尼亚州帕萨迪那加州理工学院的W.A.福勒（William Alfred Fowler）,以表彰他对宇宙中化学元素的形成有重要意义的核反应的理论和实验研究。

　　1978年：一半授予苏联莫斯科苏联科学家学院的卡皮查（Pyotr L.Kapitsa）,以表彰他在低温物理学领域的基本发明和发现；另一半授予新泽西州霍姆德尔贝尔实验室德裔物理学家彭齐亚斯（Arno A.Penzias）和R.威尔逊（Robert W.Wilson），以表彰他们发现了宇宙背景微波辐射。

　　1974年：颁给英国剑桥大学的赖尔（Martin Ryle）和休伊什（Antony Hewish）, 以表彰他们在射电天文学方面的先驱性工作，赖尔获奖是由于它的观测和发明，特别是综合孔径技术的发明；休伊什则是由于他在发现脉冲星所起的决定性作用。

　　……

　　归根到底，虽然“天文诺贝尔奖”只是个玩笑，但我们不得不承认频繁得奖的背后是瑞典皇家科学院和物理学界近年来对于天文和天体物理发展的认可和支持。或许，此时我们终于可以大胆立下flag：“二十一世纪是天文的世纪！”

『天文时刻』 牧夫出品

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阿尔弗雷德·诺贝尔奖章

来源：百度百科