当地时间10月6日，瑞典皇家科学院常任秘书戈兰·汉松宣布，将2020年诺贝尔物理学奖授予罗杰·彭罗斯（Roger Penrose），莱因哈德·根泽尔（Reinhard Genzel）和安德里亚·格兹（Andrea Ghez），三位获奖者因发现了宇宙中最奇特的现象黑洞，将分享1000万瑞典克朗奖金（约合760万人民币）。

  继昨天公布2020年度首个诺贝尔奖项后，另一自然科学类奖项诺贝尔物理学奖在刚刚“官宣”得主。根据诺贝尔的遗志，诺贝尔物理学奖被授予“在物理学领域做出最重大发现或者发明的人”。

  今年的诺贝尔物理学奖一半授予Roger Penrose，获奖原因“发现广义相对论预测了黑洞的形成”；另一半授予Reinhard Genzel和Andrea Ghez，获奖原因“发现银河系中心的超大致密物体”。三位物理学家分享了今年的诺贝尔物理学奖，因为他们发现了宇宙中最奇异的现象之一——黑洞。

  罗杰彭罗斯（Roger Penrose）1931年生于英国科尔切斯特，英国牛津大学教授。

  1965年1月，爱因斯坦去世十年后，罗杰·彭罗斯（Roger Penrose）使用了巧妙的数学方法证明黑洞是阿尔伯特·爱因斯坦（Albert Einstein）广义相对论的直接结果，证明了黑洞确实能形成并对其进行了详细描述。自爱因斯坦以来，他开创性的文章仍被视为对广义相对论的最重要贡献。

  虽然黑洞是从广义相对论中推导而出的，但作为广义相对论的提出者，爱因斯坦却认为黑洞这种天体只是存在于理论之上，并没有实际的意义，因为在现实之中，黑洞的存在会违反一些物理定律，这些超重的怪物会捕获进入它们的所有物体，没什么可以逃脱，甚至光。也正是因为黑洞只进不出的特性，也就有了“黑洞”这个名字。

  莱因哈德·根泽尔（Reinhard Genzel）和安德里亚·格兹（Andrea Ghez）各自领导着一组天文学家，自1990年代初以来，他们一直专注于观测银河系中心一个名为射手座A*的区域。

  莱因哈德·根泽尔（Reinhard Genzel）1952年出生于德国巴特洪堡，安德里亚·格兹（Andrea Ghez）1965年出生于美国纽约市。

  值得注意的是，安德里亚·格兹是迄今以来第四位在诺贝尔物理学奖获奖的女性，前三名分别是我们熟知的“居里夫人”玛丽·居里、德裔美国物理学家玛丽亚格佩特·梅耶和2018年的得主唐娜斯特里克兰。

  Genzel和Ghez使用世界上最大的望远镜，开发出了新的方法，可以透过巨大的星际气体和尘埃云看到银河系的中心。他们扩展了技术的极限，完善了新技术，制造了独特的仪器并能够借此致力于长期研究。

  借助望远镜，他们对射手座A*所进行的观测是人类第一次观察到离黑洞很近的物质，也是迄今为止对离黑洞很近的物质进行的最详细的观察，距离银河系中央最亮的恒星的轨道也被越来越精确地绘制出来。

  而Genzel和Ghez两组的观测结果一致，都发现了一个非常重的，看不见的物体，它拉动恒星的混乱，使它们飞速移动，也就是后来被称作射手座A*的黑洞。

  根据爱因斯坦的广义相对论，光线在强引力场作用下会出现拉伸现象，波长变长，向红波方向偏移，这被称为引力红移效应。

  随着S2恒星通过银河系中央的黑洞，强大的引力场导致其光线向光谱的红色一端移动。图片来自：ESO/M。Kornmesser

  自上世纪90年代初，Genzel和同事便开始追踪这颗名为S2的恒星的“旅程”。科学家利用位于智利的欧洲南方天文台的望远镜，观察了其在黑洞附近以椭圆形轨道运行的情况。该黑洞位于射手座，在银河系产生了强大的引力场，这使其成为搜寻相对论效应的理想目标。

  2018年5月19日，S2以史上最近的距离经过该黑洞。研究人员利用包括GRAVITY在内的设备追踪了这颗恒星的路径。GRAVITY是一台将来自4台8米望远镜的光线结合在一起的干涉仪，在2016年投入使用。

  GRAVITY测量了S2在天空的移动。最快时，这颗恒星以每秒超过7600公里（接近光速的3%）的速度呼啸而过。与此同时，另一台设备研究了S2在和黑洞擦肩而过时以多快的速度向地球移动以及离开地球。将观测结果整合在一起，Genzel团队得以探测到这颗恒星的引力红移——描述其光线如何因黑洞的巨大引力被拉伸至更长的波长。此类现象同广义相对论的预测相一致。

  Genzel曾表示不敢奢望观测这么快就能实现，在提到射手座A*是超大质量黑洞这一长期存在的假设时，Genzel总结道，观测结果是对大质量黑洞范式的一次响亮的确认。

  自2003年到2019年，Andrea Ghez领导的研究团队对银河系中心黑洞射手座A*进行133个夜晚的观测，总共观测了13000次。

  这些图像是由夏威夷的WM凯克天文台和智利的欧洲南方天文台的超大望远镜收集的。Ghez团队发现，在2019年5月13日，黑洞外面的“不归路”区域(所谓的因为一旦物质进入，它永远无法逃脱)的亮度是下一个最亮的观察的两倍。

  “我们在研究超大质量黑洞的24年里从未见过这样的事情。”Ghez曾表示，截止现在，该团队还在继续观察该区域，并将根据他们从新图像中看到的内容尝试解决一系列问题。

  Genzel和Ghez的开创性工作为咱们提供了迄今为止最令人信服的证据，表明银河系中心有一个超大质量的黑洞。

  “今年的获奖者的发现为超大致密物体的研究开辟了新领域。但是这些奇特的物体仍然提出了许多问题，以求答案并激发未来的研究。诺贝尔物理学委员会主席戴维·哈维兰德（David Haviland）表示：“不仅是关于它们的内部结构的问题，并且还有关于如何在黑洞临近区域的极端条件下测试我们的引力理论的问题。”

  1901年至2019年，诺贝尔物理学奖共颁发过113次。其中有6个年份没有颁发过诺贝尔物理学奖，分别是1916年、1931年、1934年、1940年、1941年和1942年。原因一如组委会所说：“如果候选人的贡献未达到要求，那么奖金就会被保留至第二年。如果第二年仍没有合适的人选，那么，奖金将回流至基金会的初始基金里。”此外，在两次世界大战期间，诺贝尔奖也鲜少颁发。

  据统计，在百余年中，物理学奖是华人拿奖最多的诺贝尔奖项，共有6名华人科学家获此殊荣，分别是李政道、杨振宁、丁肇中、朱棣文、崔琦和高琨。

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