原標題：研究黑洞獲諾獎：他們發(fā)現(xiàn)了宇宙最暗處的秘密|新京報專欄

把最重要的物理學獎項頒給這三位科學家，說明黑洞理論正式得到了諾貝爾獎的承認。

▲圖片來自諾貝爾官方網(wǎng)站。

文|施郁

據(jù)新京報報道，當?shù)貢r間10月6日，瑞典皇家科學院在斯德哥爾摩宣布，將2020年諾貝爾物理學獎的一半授予羅杰·彭羅斯，另一半授予雷因哈德·根澤爾和安德里亞·格茲，以表彰他們“發(fā)現(xiàn)了宇宙中最奇特的現(xiàn)象之一——黑洞”。

羅杰·彭羅斯的獲獎理由是發(fā)現(xiàn)黑洞的形成是廣義相對論的有力預測；雷因哈德·根澤爾和安德里亞·格茲的獲獎理由則是發(fā)現(xiàn)了銀河系中心的超大質(zhì)量致密天體。這三位科學家分別來自英國、德國和美國。其中，安德里亞·格茲因為是第四位女性物理諾獎得主而更受到輿論的關(guān)注。

數(shù)百年前，物理學被認為是最重要的學科。諾貝爾在要求設立五大獎項的遺囑中，物理學是最先被提及的領域。

今年的諾貝爾物理學獎將獎項頒給這三位科學家，說明黑洞理論正式得到了諾貝爾獎的承認，“這次的諾貝爾獎頒發(fā)給宇宙最暗處的秘密”——秘書長宣布他們獲獎時給出了一句恰如其分的點評。

諾獎委員會主席David Haviland說，今年的諾獎得主在致密天體和超大質(zhì)量黑洞方面獲得了突破，這方面還有很多驅(qū)動未來研究的問題——除了內(nèi)部結(jié)構(gòu)的問題，還有在黑洞附近的引力理論問題。

1915年12月22日，愛因斯坦寫出廣義相對論方程后不到一個月，就收到在俄國前線擔任炮兵中尉的施瓦西來信，信中有兩篇論文，提出了后來人們稱作黑洞的時空區(qū)域。但是他只考慮各向同性引力場（各向同性的意思是各個方向都是等效的）和球體產(chǎn)生的引力場。

雖然施瓦西在廣義相對論剛發(fā)表就提出了黑洞，彭羅斯則發(fā)現(xiàn)黑洞形成幾乎是廣義相對論中的必然。

1965年，彭羅斯在廣義相對論框架中證明了奇點定理，說明在很寬泛的條件下，只需要物質(zhì)的能量是非負的，黑洞確實能夠形成，它包圍了一個奇點（密度和時空曲率無窮大的點，物理定律在奇點失效）。諾獎委員會認為，這個工作被認為是愛因斯坦以來廣義相對論最重要的突破。

雷因哈德·根澤爾和安德里亞·格茲各自領導一個天文學小組，從1990年代開始，用世界上最大的望遠鏡，集中研究我們的銀河系中心區(qū)域人馬座（Sgittarius）A*。他們的結(jié)果一致表明，在銀河系中心存在看不見的天體，質(zhì)量高達400萬太陽質(zhì)量，將附近的星吸引過去。他們的工作是銀河系中心超大質(zhì)量黑洞的最強證據(jù)。

與往年相比，今年的諾貝爾物理學獎有幾個令人驚訝之處。

一是，連續(xù)兩年再次頒給了天體物理相關(guān)的方向，打破了相鄰年份不頒給同一個領域的潛規(guī)則。

二是，諾貝爾物理學獎的風格發(fā)生了些許變化，開始將獲獎機會給到更多的理論學者。彭羅斯獲獎是因為證明了一個定理，而不是一個具體的問題，按照諾貝爾物理學獎以往的傳統(tǒng)，原本很難獲獎。

另一半獎金所獎勵的超大質(zhì)量黑洞是近年來天文學與天體物理的重要成就，也與EHT的黑洞照片有關(guān)（那是位于M87星系中心的黑洞），這是觀測方面的成就。這剛好也是EHT下一個觀測目標——銀河系中心人馬座A*。可以估計，EHT的黑洞照片也是促成這次諾獎的因素之一。

探索黑洞，研究黑洞，對于人類了解宇宙有著重要的科學意義。在正式得到諾獎的承認后，可以預料，這將鼓勵人們繼續(xù)仰望星空，探究宇宙的奧秘，作為宇宙中時空彎曲最極端的區(qū)域，黑洞研究也將得到進一步發(fā)展，在未來將得到更多的加冕。

□施郁（復旦大學物理學系教授）