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诺贝尔物理学奖——爱因斯坦之后对广义相对论最重要贡献者

2020-10-10 10:37:03  来源:南方都市报

瑞典皇家科学院6日宣布,将2020年诺贝尔物理学奖授予三名科学家。英国科学家罗杰·彭罗斯因证明黑洞是爱因斯坦广义相对论的直接结果而获奖;德国科学家赖因哈德·根策尔和美国科学家安德烈娅·盖兹因在银河系中央发现超大质量天体而获奖。今年的诺贝尔物理学奖仍然聚焦天体物理学领域,带我们发现宇宙探索的又一“高光时刻”——黑洞和银河系“最深处的秘密”。

当天在瑞典皇家科学院会议厅举行的发布会比预定时间晚10多分钟。皇家科学院常任秘书戈兰·汉松首先向因新冠疫情而无法现场报道的媒体表示歉意,并解释这一延迟是因为与获奖者联系。随后他公布了获奖者名单及主要成就。

爱因斯坦之后对广义相对论最重要贡献者

瑞典皇家科学院在新闻公报中说,彭罗斯使用巧妙的数学方法证明黑洞是爱因斯坦广义相对论的直接结果。他证明了黑洞确实可以形成,并对其进行了详细描述。他的开创性论文被认为是爱因斯坦之后对广义相对论的最重要贡献。

公报还说,自上世纪90年代初以来,根策尔和盖兹分别领导一个科研小组,用各种先进的望远镜观测银河系中央一个名为“射手座A*”的区域。他们都发现了一个质量非常大且看不见的天体:在不超过太阳系的空间中聚集了约400万个太阳的质量,使周边恒星急速旋转。这一开创性工作提供了迄今为止最令人信服的证据,即银河系中央有一个超大质量的黑洞。

诺贝尔物理学奖评委会主席戴维·哈维兰德表示,今年获奖者的发现开创了致密和超大质量天体研究的新领域。但这些奇异天体还有很多问题急需解答。他说:“不仅有关于它们内部结构的问题,还有关于如何在黑洞周边的极端条件下测试我们的引力理论的问题。”

第四位获诺贝尔物理学奖的女性科学家

盖兹在现场电话连线时说:“科学对人类至关重要,我非常热衷于教导年青一代提问和思考的能力,这对世界至关重要。”她表示,促使她进入该研究领域的,“首先是怀疑与兴奋等综合因素,我们仍然不知道黑洞中有什么,这是令人着迷的一部分,这将有助于推动我们去了解新世界”。

彭罗斯1931年出生于英国,现为牛津大学教授;根策尔1952年生于德国,现任德国马克斯·普朗克地外物理研究所所长,并兼任美国加利福尼亚大学伯克利分校教授;盖兹1965年出生于美国,现为美国加利福尼亚大学洛杉矶分校教授。盖兹也是迄今第四位获诺贝尔物理学奖的女性科学家。

三位科学家将分享1000万瑞典克朗(约合112万美元)奖金,彭罗斯获得其中一半,根策尔和盖兹共享另外一半。

数说

迄今共4名女性获诺贝尔物理学奖

诺贝尔物理学奖已经颁发100多次。宏观至宇宙探索,微观至原子结构,都是物理学奖得主们的研究领域。回顾过去颁发的这个奖项,能发现不少有趣的数字。

114次:自1901年首次颁奖至2020年,诺贝尔物理学奖已颁发114次。因战争等原因,有6个年份未颁奖,分别为1916年、1931年、1934年、1940年、1941年和1942年。首名获奖者是发现X射线的物理学家伦琴,其他获奖者还包括爱因斯坦、居里夫人(玛丽·居里)、玻尔等。

1对夫妻:在物理学奖历史上,曾有一对夫妻同时获奖,即人们所熟知的居里夫妇。玛丽·居里和丈夫皮埃尔·居里因对放射性现象的研究获得1903年诺贝尔物理学奖。有意思的是,居里夫妇的女儿伊雷娜·约里奥-居里与丈夫弗雷德里克·约里奥1935年同获诺贝尔化学奖。

2次获奖:截至2019年,共有213人次获得诺贝尔物理学奖,其中约翰·巴丁在1956年和1972年两次摘走物理学奖,因此实际获奖人数为212人。玛丽·居里也曾两次获诺奖,但奖项不同,1903年获物理学奖,1911年获化学奖。

4名女性:历史上仅有4名女性获得诺贝尔物理学奖,除玛丽·居里外,另三人分别是1963年因原子核研究获奖的玛丽亚·格佩特-梅耶,2018年因在激光物理学领域作出突破性贡献而获奖的唐娜·斯特里克兰,以及刚刚揭晓的因发现黑洞而获得2020年诺贝尔物理学奖的美国科学家安德烈娅·盖兹。

4对父子:父子均获诺贝尔物理学奖的共有4对,其中威廉·布拉格与劳伦斯·布拉格于1915年同时获奖,其他三对父子不是同年获奖。

25岁与96岁:截至2019年,最年轻的诺贝尔物理学奖得主是1915年获奖的劳伦斯·布拉格,时年25岁。最年长的获奖者为阿瑟·阿什金,2018年获奖时已96岁。

解读

诺奖为何连年垂青天体物理学

今年诺贝尔物理学奖获奖的三位科学家正是在宇宙探索领域做出了开创性的贡献。罗杰·彭罗斯于1931年出生于英国科尔切斯特,他因发现黑洞的形成是广义相对论的可靠预测而获奖。赖因哈德·根策尔于1952年出生于德国巴特洪堡,安德列娅·盖兹于1965年出生于美国纽约市。这两位科学家发现了银河系中心的超大质量天体。

诺奖新闻公报称,他们三人的开创性发现,为我们提供了迄今为止最令人信服的证据,证明银河系中心存在一个超大质量黑洞。

这也是天文学领域连续第二年获得诺贝尔物理奖,显示了该奖项对于未来宇宙探索的重视。近年来,天文学是诺贝尔物理学奖的大热门。

去年普林斯顿天体物理学家詹姆斯·皮布尔斯、瑞士天文学家米歇尔·马约尔和迪迪埃·奎罗兹三位科学家因首次发现太阳系外行星而获得诺贝尔物理学奖。

再加上2015年的中微子振荡、2017年的引力波,过去五年中,天体物理学的研究成果已经三次斩获诺贝尔物理学奖。

正是由于诺贝尔没有设立专门的天文学奖项,过去一些科学价值不逊于物理学研究的天文学发现,只能折戟诺奖“名利场”。

值得庆幸是,20世纪下半叶以来,物理学和天文学相互渗透与融合的趋势日益明显。天文学观测的新发现、一些天体物理学的突出成果,更是推进了物理学的发展。有非凡成就的天文学家获物理学奖,就变得更加顺理成章了。

《物理研究杂志》的一篇研究,通过分析2017年及之前的诺贝尔物理学奖数据,发现天文学所占比例已经从最初的完全空白,升到了现在的7%。未来,可能还会有更多的科学家,凭借天文学研究成果斩获诺奖。

关键词: 诺贝尔物理学奖

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