10月6日,瑞典斯德哥尔摩,2020年诺贝尔物理学奖授予英国科学家罗杰·彭罗斯、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。图/新华社
德国哲学家康德说过,世界上唯有两样东西能让我们的内心受到深深的震撼,一是我们头顶浩瀚灿烂的星空,一是我们心中崇高的道德法则。
人类从何处来,现在身在何处,未来去往哪里?对宇宙的探究,让一代又一代的科学家为之着迷。
10月6日,2020年诺贝尔物理学奖一半授予罗杰·彭罗斯,另外一半授予赖因哈德·根策尔和安德烈娅·盖兹因。这三位科学家,都是因为黑洞研究而获此殊荣。
罗杰·彭罗斯,英国数学物理学家、牛津大学数学系名誉教授。赖因哈德·根策尔,德国天体物理学家,出生于巴特洪堡。安德烈娅·盖兹因,美国天文学家,加州大学洛杉矶分校物理学和天文学教授。
10月6日,这三位科学家分享了2020年诺贝尔物理学奖。
“他们都是因为关于黑洞的研究而获奖,引力相关的研究四年内三获诺贝尔奖,这也充分说明仰望星空是件最酷的事!”10月6日,教育部长江学者创新团队带头人、湖南师大物理与电子科学学院教授余洪伟说,“天体物理和宇宙学拿诺贝尔奖的时代已经来临。”
物理学奖公布之后不少人怀念霍金
罗杰·彭罗斯获奖的原因,是他发明了巧妙的数学方法,探索了爱因斯坦的广义相对论。“他证明了该理论可预测黑洞的形成,这种时空中的怪物可以捕获进入其中的万物。”赖因哈德·根策尔和安德烈娅·盖兹因,则是因为在银河系中心发现了一个超大质量的致密天体,从而拿下了今年的诺贝尔物理学奖。后者的研究成果认为,一个隐形且非常重的天体控制着我们银河系中心恒星的轨道。目前唯一已知的解释是,那是一个超大质量的黑洞。
黑洞是什么?余洪伟解释说,黑洞捕获一切进入其中的东西。没有任何东西,甚至是光,都无法逃离黑洞。银河系中心存在超大质量黑洞对我们认识和了解人类所在的银河系,以及它的形成和演化有着重要意义。
大部分人对黑洞的呈现源于电影《星际穿越》。通过黑洞的照片发现,它的颜色为红色的。黑洞会像怪兽嘴巴一样吞噬周围的物质吗?它在什么情况下会变大?
余洪伟解释说,黑洞能将周围的物质吸进去,所以拍到的照片是发光物体。实际上,黑洞像怪兽一样,可以吞噬临近区域的任何物质,但是很少有物质会直接掉进它嘴里进而消失。一般这些物质会绕着黑洞转动。随着物质的增多,它们就会在黑洞周围聚集起来。通过高速转动产生剧烈的摩擦,从而使得物质被加热到数百万度的高温,于是在黑洞附近的物质就会发出极为明亮的辐射。于是,黑洞通过吞噬物质成为了宇宙中最明亮的天体。科学家拍黑洞的望远镜收集到的不是日常的可见光,而是一种波长更长的亚毫米波,本身是没有颜色区别的。
或许罗杰·彭罗斯之前并不为大众所熟悉,但他有一个家喻户晓的“战友”——霍金。霍金在科学上有许多贡献,包括与本次诺奖得主之一的罗杰·彭罗斯共同合作提出在广义相对论框架内的彭罗斯-霍金奇性定理,以及他对关于黑洞会发放辐射的理论性预测(现称为霍金辐射)。霍金是第一个提出由广义相对论和量子力学联合解释的宇宙论理论之人。罗杰·彭罗斯获奖后,也让不少科学界人士感叹史蒂芬·霍金的逝去。
过去五年天体物理学三拿诺奖
在过去一百多年间,诺贝尔物理学奖就见证了人类百年的探索领域,从脚下的这颗星球,扩展到头顶的星空。
2019年,随着该奖项被同时授予宇宙学和系外行星学两个领域,作为天文学分支的天体物理学迎来高光时刻。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。
天文领域的研究者屡屡摘得诺奖桂冠,这在半个世纪前,是完全不可想象的事情。因为,那时的天文研究,还很难入诺奖的“法眼”。
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。
天文学家揭秘富锂巨星“真实身份”
据新华社电我国天文学家主导的一支国际团队,日前通过监听恒星“心跳”发现富锂巨星的“真实身份”。这一发现挑战了传统的恒星演化理论,有望最终解开锂元素起源之谜。这项成果北京时间6日发表于国际学术期刊《自然·天文》。
锂元素是宇宙中最早产生的元素之一,但它在多种天体中的含量均与理论预测存在较大差异。锂元素在恒星中的起源与演化一直困扰着天文学家。
此次研究中,天文学家借助国家重大科技基础设施郭守敬望远镜(LAMOST)的巡天数据和美国开普勒太空望远镜的星震数据等,发现绝大多数富锂巨星其实是红团簇星,而非传统认为的红巨星。
作为团队主要领导者之一和论文共同通讯作者,中国科学院国家天文台研究员赵刚介绍,红巨星和红团簇星是恒星进入晚年后的两种不同阶段,它们内部进行核反应的物质不尽相同,其结构和物理过程也有显著差异。但仅从表面看,两种恒星的温度和光度相差无几,如同很难判断一位白发老者究竟是70岁还是80岁,天文学家需要更精准的观测依据。论文第一作者,中科院国家天文台副研究员闫宏亮介绍,此次研究相当于给恒星做了“心电图”。红巨星和红团簇星的“心脏”不同,传递出的信号就不一样。研究发现,超过80%的富锂巨星是红团簇星,而且不同类型的富锂巨星在锂含量、恒星质量等多个方面与传统认知存在显著差别。
由于传统理论很难解释这一新发现,下一步,研究团队将逐一检验国际天文学界近年来提出的新理论,以期接近真相。
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数说诺贝尔物理学奖
贝尔物理学奖已经颁发一百多次。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。
113次
自1901年首次颁奖至2019年,诺贝尔物理学奖已颁发113次。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。
47次独享
诺贝尔奖的某一奖项可以同时授予两项成就以及最多三名获奖者。截至2019年,诺贝尔物理学奖有47次由一人独得,32次由两人共享,34次由三人分享。
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