今年诺贝尔物理学奖颁给三位黑洞研究者 专家解读：他们破解了哪些奥秘？

作为宇宙中最神秘的天体之一，黑洞一直激发着人类的好奇心。

北京时间10月6日晚，2020诺贝尔物理学奖揭晓，今年诺贝尔物理学奖授予三位科学家，以表彰他们在黑洞研究领域的贡献。

根据诺贝尔官网消息，今年物理奖一半由罗杰·彭罗斯（Roger Penrose）获得，他发现黑洞的形成是广义相对论强有力的预测结果。另一半由莱因哈德·根泽尔（Reinhard Genzel）和安德里亚·格兹（Andrea Ghez）共同获得，他们发现了银河系中心的一个超大质量的紧密天体。

黑洞是怎么被发现的？它的发现有什么意义？10月6日，围绕刚刚揭晓的诺贝尔物理学奖结果，记者采访了浙江大学物理学系教授曹新伍。

三位科学家获得2020诺贝尔物理学奖 图片来自诺贝尔官网

从理论到观测

三位科学家证明黑洞存在

人类对黑洞的认识历史并不算漫长。

据诺贝尔奖官网介绍，1965年1月，也就是爱因斯坦去世10年后，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直接结果。他指出：在黑洞的核心，隐藏着一个奇点，在这个奇点中，所有已知的自然法则都停止了。

罗杰·彭罗斯的发现，通过理论证明了黑洞确实可以形成。

不过，理论还需证据支撑。

学术界认为，银河系中心有一个超大质量的致密天体，有可能是黑洞。从20世纪90年代早期开始，莱因哈德·根泽尔（Reinhard Genzel）和安德里亚·格兹（Andrea Ghez）历时近20年，证实了这一观点。

两位科学家各自领导着一个天文学家小组，通过大口径天文望远镜观测的方法，在银河系中心发现了一个叫“人马座A*”黑洞的存在。

曹新伍说，“人马座A*”距离地球约2.7万光年，由于观测会受宇宙中尘埃和地球大气影响，十分困难。

“黑洞不发光，但是它有引力，对周围恒星的运动会产生影响。”曹新伍说，莱因哈德·根泽尔（Reinhard Genzel）和安德里亚·格兹（Andrea Ghez）通过漫长的观测，分析了周围恒星运动的轨迹，根据开普勒定律计算，得出了“人马座A*”黑洞存在的结论，并且计算得出大约400万个太阳质量聚集在这个极小区域，其密度极高，唯一的合理解释就是黑洞，“这项工作是非常了不起的。”

两位科学家突破了观测黑洞的技术难点，为证明黑洞提供了强有力证据。贝尔物理学委员会主席戴维·哈维兰德表示，“今年获奖者的发现为超质量物体的研究开辟了全新领域。这些奇特的物体仍然存在许多未解之谜，人类将在未来的研究中得到答案。”

2019年 人类获取首张黑洞照片公布 资料图

黑洞首张照片公布

曾引发公众朋友圈刷屏

一个中心为黑色的橙色环，散发出模糊迷人的光晕……

2019年4月10日晚，人类首张获得的黑洞照片公布，照片的主角位于代号为M87的超巨椭圆星系中心，引发大量公众关注，一度刷屏不少人的微信朋友圈。

观测黑洞的难度很大。来自全球30多个研究所的科学家们通过射电望远镜阵列“事件视界望远镜”，利用定向天线和高灵敏度的微波接收装置，接收天体发出的无线电波，从而得以观测目标。

曹新伍认为，黑洞照片通过另一种方法，从另一角度证明了黑洞的存在，“和今年诺贝尔物理奖获奖者研究成果相比，二者方法不同，但都为人类认识黑洞提供了证据。”

此外，关于黑洞的形成，100多年前，爱因斯坦的广义相对论最早预言了宇宙中存在一种极端致密天体：黑洞。

后来，科学家们探索发现，黑洞的周围有一堵“无形的墙”，“墙内”黑洞的引力足够强大，任何东西一旦进入都会一去不复返、不可逃脱，连光也不例外。

科学家们认为，黑洞有不同质量。目前，可以确定的是，具有恒星级质量的黑洞是大质量恒星衰老坍缩后形成的，约10倍及以上太阳质量的恒星衰老后，可能会坍缩演化形成恒星级质量的黑洞。

诺贝尔奖获奖成果也好，首张黑洞照片也好，通过科学家们对黑洞的观察，人类得以更加了解宇宙。观测黑洞并不容易，但人类对浩瀚宇宙的探索永不止步。期待终有一天，人类能够解开宇宙万物由来之谜。