10月6日，瑞典皇家科学院宣布，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。

  诺奖官网新闻稿用“黑洞和银河系中最黑暗的秘密”来形容今年的获奖成果。这三位科学家都做出了哪些贡献？现代快报记者采访了中科院紫金山天文台的研究员刘四明和南京大学天文与空间科学学院教授谢懿。

  现代快报讯+/ZAKER南京记者 阿里亚 舒越

  综合 新华社

  罗杰·彭罗斯是霍金的科研伙伴

  “罗杰·彭罗斯利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，他的研究能够帮助我们理解广义相对论如何预测了黑洞的形成，怎么进入黑洞以及进入黑洞后会发生些什么。”刘四明介绍。

  瑞典皇家科学院的新闻公报表示，把诺奖物理学奖的一半奖金颁给罗杰·彭罗斯，理由是他发现“黑洞的形成是广义相对论的有力预测”。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。

  “爱因斯坦在相对论中就曾经预言过黑洞的存在。它会捕获一切进入其中的东西，任何东西，甚至是光都无法逃离黑洞。”刘四明说，“黑洞”的概念最早是1916年由德国天文学家卡尔·史瓦西通过计算得出的。他发现，如果将大量物质集中于空间一点，周围会产生奇异的现象，即在这个空间点周围存在一个界面——“视界”，一旦进入这个界面，即使光也无法逃脱。

  值得一提的是，罗杰·彭罗斯和霍金还有深厚的研究友谊。两人合作将黑洞的数学运用到了整个宇宙中。

  “彭罗斯是一位著名理论物理学家，尤其在黑洞研究方面，他和霍金也是一对科研伙伴。”谢懿表示，霍金在黑洞部分领域做出了很重要的证明，所以很多人也许会说，彭罗斯的这个奖项，也有霍金的一半。

  坚持数十年！他们发现超大质量“黑洞”

  今年，诺贝尔物理学奖的另一部分授予了德国天体物理学家赖因哈德·根策尔和美国天文学家、加州大学洛杉矶分校教授安德烈娅·盖兹（女），他们发现了银河系中心的一个超大质量的致密天体。

  “在天体物理领域，这两位获得诺贝尔奖是早晚的事。”谢懿告诉现代快报记者，他们发现的“致密天体”，其实指的就是黑洞。从上世纪90年代早期开始，两位科学家分别带领团队，对银河系中心区域进行观测，时间长达二三十年。

  “观测”二字，听起来容易做起来难。谢懿解释，首先两位科学家团队是通过地面上的大型望远镜进行观测，一个在美国夏威夷，另一个欧洲小组用的是位于智利的欧洲南方天文台，他们对银河系中心区域周围的几十颗恒星进行了二三十年的连续观测，由恒星运动推演出了银河系中心有一个不发光的大质量天体。

  他们发现，大约400万个太阳的质量聚集在一个不超过太阳系的区域里，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。“这是距离地球最近的超大质量黑洞，人类第一次能够通过测量黑洞周围的物质对其进行直接探测。” 谢懿说。

  谢懿表示，如果说罗杰·彭罗斯是理论物理学家，那赖因哈德·根策尔和安德烈娅·盖兹就是“实战派”，从他们的科研故事中不难看出，除了有观测设备等硬件支撑，坚持不懈的钻研精神也是科研工作者很重要的品质。

  奇异天体还有很多问题急需解答

  “今年获奖者的发现在研究致密和超大质量天体方面开辟了新的领域，但这些奇异天体还有很多问题急需解答。“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。”诺贝尔物理学奖委员会主席戴维·哈维兰德表示。

  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。