首页 2020物理诺奖意外奖给黑洞,专家称早该得

2020物理诺奖意外奖给黑洞,专家称早该得

撰文|返朴北京时间10月6日晚间,2020年诺贝尔物理学奖颁发英国数学物理学家彭罗斯,赞誉他对“发现黑洞构成是广义相对论的有力猜测”,以及根泽尔和盖兹,赞誉他们“发现银河系中心有一个超大质量细密天体”…

撰文 | 返朴

北京时间10月6日晚间,2020年诺贝尔物理学奖颁发英国数学物理学家彭罗斯,赞誉他对“发现黑洞构成是广义相对论的有力猜测”,以及根泽尔和盖兹,赞誉他们“发现银河系中心有一个超大质量细密天体”。因为上一年诺贝尔物理学奖奖给了世界学和地外行星勘探,而近年来物理奖从未接连发给同一范畴,所以本年颁给黑洞让人非常意外。

左起:彭罗斯、根泽尔和盖兹

罗杰·彭罗斯的作业标明,广义相对论预言了黑洞的构成。莱因哈德·根泽尔和安德里亚·盖兹则发现,银河系中心有一个不行见的、质量极大的细密物体操控着恒星的轨道。超大质量黑洞是现在仅有已知的合理物理解说。

罗杰·彭罗斯,1931年出生于英国科尔切斯特。1957年结业于英国剑桥大学。英国牛津大学教授。

莱因哈德·根泽尔,1952年生于德国的巴特洪堡。1978年在德国波恩大学博士学位。德国马普地外物理研讨所所长,美国加州大学伯克利分校教授。

安德里亚·盖兹,1965年出生于美国纽约市。1992年从美国加州理工学院取得博士学位。美国加州大学洛杉矶分校教授。

罗杰·彭罗斯运用了奇妙的数学办法证明,黑洞是爱因斯坦广义相对论的直接成果。不过爱因斯坦自己并不信任黑洞真的存在。黑洞是世界中质量巨大的怪物,会捕获落入其半径内的一切物质,没有东西能够逃脱黑洞的引力捆绑,即便是光。

卡尔·史瓦西于1915年找到了爱因斯坦方程的一个球对称奇特解,今日称之为黑洞解。该文章于1916年1月宣布,只比爱因斯坦的广义相对论文章晚一个多月。这是除了普通的平直空间解之外的爱因斯坦场方程的第一个准确解。这个解对应于一个没有旋转且不带电荷的黑洞。史瓦西在的论文宣布后不久就逝世,死于他在一战期间在德国戎行执役期间染上了疾病。年青的荷兰物理学家约翰内斯·德罗斯特在1916年运用更简略、更直接的推导,独登时找到了与史瓦西相同的解。这两个作业告知咱们爱因斯坦的广义相对论预言了黑洞的存在。直到1963年,29岁的新西兰数学物理学家Roy Patrick Kerr进一步从广义相对论中推导出轴对称的旋转黑洞解。

几十年来的地理观测,人们根据不同的模型选用不同的观测办法在世界时空中由远及近估测拔尖多大巨细小的黑洞候选体,为它们分门别类,并探求它们或许的物理来源和构成途径。

在广义相对论的前期,人们对史瓦西解中发现的奇特性的性质感到困惑。在史瓦西的原始论文中,他将咱们现在所说的事情视界放在他的坐标系的原点上。第二年,大卫·希尔伯特对奇特性结构进行了更完好的剖析,确认了r = 0和r= rs时的奇特性。虽然人们普遍以为r = 0时的奇点是“真实的”物理奇点,但仍不清楚r = rs时的奇点性质,尤其是在结合量子场论的情况下。霍金的黑洞蒸腾便是在事情视界邻近产生的。为了留念史瓦西,rs被称作史瓦西半径,对应于黑洞的巨细。

图1:黑洞的构成

莱因哈德·根泽尔和安德里亚·盖兹经过勘探恒星盘绕中心黑洞的周期来揣度中心黑洞的质量。他们各自领导了一个地理学家小组,从上世纪90年代初开始,他们就致力于研讨银河系中心一个名为人马座A*的区域。间隔银河系中心最近、最亮的那些恒星的轨道被越来越准确地制作出来。两个研讨小组的丈量成果共同,他们都发现有一个质量非常大的不行见物体,它牵引着这一团恒星,使它们以令人晕厥的速度四处乱窜。在一个不比咱们的太阳系更大的区域里,集合着大约400万个太阳质量的物质。

图2:银河系、太阳系和银河系中心的人马座A

*

使用世界上最大的望远镜,根泽尔和盖兹开发出了新的办法,能够穿透星际气体和尘土组成的巨大云团,看到银河系的中心。他们突破了技能的限制,改进了新技能来补偿地球大气形成的观测差错,制作了共同的仪器并致力于长时间研讨。他们的开创性作业为咱们供给了迄今为止最为令人信服的依据,证明银河系中心存在一颗超大质量黑洞。

图3:恒星的轨道提醒出,银河系中心的有一个质量非常大的不行见物体操控着它们的轨道。

诺贝尔物理学奖委员会主席David Haviland说:

“本年获奖者的发现为细密的超大质量物体的研讨拓荒了新的范畴。可是这些奇特的物体提出了更多问题需求回答,并鼓励着未来的研讨。不仅是关于其内部结构的问题,还有如安在黑洞邻近的极点条件下查验咱们的引力理论的问题。”

众所周知,罗杰·彭罗斯在数学物理上有极高的造就。中国科学院物理研讨所曹则贤研讨员向《返朴》表明,彭罗斯是一个大神级的人物,他是一个数学家、物理学家和哲学家。彭罗斯的成便是全面的,并且著作颇丰,其名篇包含《皇帝的新脑》《通向真实之路》等等。我在德国读博士的时分,大学图书馆里一切的彭罗斯的书都被人偷走了。《通向真实之路》是数学、物理和哲学的集大成,历史上可与之比较的书罕见。

“彭罗斯的成果许多,除了数学以及本年获奖的作业,另一个耀眼的作业是彭罗斯铺排。1974年,彭罗斯用风筝和飞镖两种单元,给出了具有五次滚动对称性的平面铺排计划。我个人以为,这为准晶概念的承受供给了学术心思根底。Schechtman因为准晶的发现取得了2011年度诺贝尔化学奖。”曹则贤说,“彭罗斯是我心目中的大神。他是集数学、物理与哲学成果于一身的真实的科学家。”

经典巨作《通向真实之路》

国家地理台研讨员苟利军表明,之所以会发给本年的三位获奖人,是因为彭罗斯最早跟霍金协作在理论上确认了黑洞中心存在奇点。后来根泽尔团队最早观测到了黑洞的存在,而盖兹准确丈量到了银河系中心存在400万倍太阳质量的黑洞。这三位获奖人的作业是奠基性的,能够说,诺奖颁给他们表现了诺贝尔奖对最原创作业的注重。此外,苟利军以为,假如霍金还活着,也有或许获此荣誉。

国家地理台研讨员陈学雷表明很意外也很快乐,“看来诺奖委员会现在更注重科学含义,而不再故意学科平衡,当然也更阐明晰地理学现在充满了生机和激动人心的发现。特别是把奖颁发Penrose,阐明也愈加注重那些含义严重的理论作业。Penrose和霍金的作业也有许多相关,因而我想霍金在天之灵也会很快乐吧。”中国科技大学物理学院地理系蔡一夫教授则说,“此时我想思念一下霍金,他是果壳世界的无冕之王。”

现在,已有许多关于黑洞的研讨,2017年诺奖更是颁给了勘探引力波的作业,而那个引力波事情是根据假定黑洞的存在,所以有专家以为,发现黑洞的作业早该得奖。

清华大学物理系教授楼宇庆表明,根据上述原因,自己曾在2017年诺奖公布后,向物理诺贝尔奖委员会成员Thors Hans Hansson表明,为何不先将诺奖颁发发现黑洞的作业,黑洞是广义相对论的一个共同的物理预言。英国地理学家Donald Lynden-Bell曾于1969年在Nature上宣布文章讨论银河系中心存在超大质量黑洞的或许性。根泽尔和盖兹是经过勘探恒星盘绕中心黑洞的周期来揣度中心黑洞的质量。此外,本年诺贝尔奖再度发给天体物理范畴,阐明该范畴有许多值得获奖的作业。

苟利军也表明,诺奖早该发给黑洞。2008年,香港的邵逸夫奖曾颁给根泽尔,赞誉他发现并证明银河系中心存在超大质量黑洞的杰出贡献。现在咱们知道,银河系中心存在小型的黑洞,而恒星级黑洞的数目有上亿个。这次物理奖颁发得应该说没有什么争议。

本文来自网络,不代表本站立场。转载请注明出处: https://www.longhornsandlacesale.com/html/20220817/4479.html
上一篇
下一篇

发表评论