为什么今年的诺贝尔奖再次颁给天文学和宇宙学? 黑洞的研究现在才获奖? 关于今天的诺奖结果,我们联系了几位科学家,听听他们对诺奖的看法。
张双楠:
黑洞研究人员已经等待太久了
中国科学院高能物理研究所研究员、粒子天体物理中心主任、中国科学院粒子天体物理重点实验室主任
黑洞研究获得诺贝尔奖一直备受期待,黑洞研究人员已经等待太久了。
当然,因为近年来天体物理学领域获得了很多诺贝尔物理学奖,今年又颁给了这个领域,我感到很惊讶; 而很多人也认为,黑洞诺贝尔奖很可能颁给最早的黑洞发现者,两位获奖的观测天文学家,显然不是。 不过,这三个奖项是当之无愧的——他们对黑洞的存在贡献了无可争议的理论预测和无可置疑的观测证据,确实是当前科学家中最杰出的。 恭喜他们!
黑洞是广义相对论最重要、最早的预言,是天体物理学领域最重要的观测之一,也是宇宙中最迷人的天体。 事实上有很多证据证明黑洞的存在。 至少半个世纪以来,各种重要的天文学发现持续支持黑洞的存在; 但如果要选出一件作品作为最确凿的证据,那就是他们的作品。 他们从20世纪90年代开始,已经做了20多年,几十年磨一剑! 他们的工作也是黑洞存在被引用最多的证据,我几乎在每一篇有关黑洞的科普报告中都提到了这一点。
张双楠老师在“我是科学家”活动上的演讲 | 我是一名科学家
此外,黑洞和天体物理学近年来诺贝尔奖的热门,或许很大程度上反映了社会关注度的不断提高。 这或许也是诺贝尔奖的考虑因素之一。 毕竟,科学对人类的贡献比技术进步还要大。 另外,对自然和宇宙的认识可能更为重要,这也构成了人类文明的重要组成部分。 这是天文学和天体物理学的研究成果受到社会广泛关注的重要原因之一。
张帆:
这两项研究比其他诺贝尔奖水平更高
北京师范大学天文系副教授
2017年和2019年获奖研究均在重力领域; 今年又被授予了重力领域,这有点让人意外,但也不是特别意外。 似乎没有人知道今年哪些研究可能会获奖。 如果没有期望,就不会超出期望。
2017 年诺贝尔物理学奖授予莱纳·韦斯 ( Weiss)、巴里·巴里什 (Barry ) 和基普·索恩 (Kip ),以表彰其 LIGO 项目和引力波的发现 |
似乎最近所有的重大突破都是在这两年里给出的。 感觉今年的诺贝尔奖正在试图填补过去遗漏的重大发现。 这个理论和黑洞研究的观测确实特别重要,却被错过了; 而且彭罗斯年纪大了,所以我觉得趁这个机会尽快颁奖也是好的。
我个人感觉这两项研究比普通诺贝尔奖的水平要高一点。
彭罗斯奇点定理是使黑洞成为天文观测目标的理论基石。 在他的工作之前,虽然广义相对论已经有了黑洞解,但它们都是特别对称的解——这是因为对称性可以减少独立偏微分的数量高中物理黑洞,从而简化方程并使解析解成为可能。 但大家并不知道这个解本身的存在是否极度依赖于对称性; 也就是说,在宇宙的真实环境中,对称性不可能那么完美,那么这个黑洞解会不会真正实现呢? 天体塌陷形成的东西会是更普通的东西吗?
在彭罗斯之前高中物理黑洞,天文学界的主流观点是宇宙中很可能不会存在黑洞(有兴趣的读者可以阅读钱德拉塞卡和爱丁顿的故事)。 后来,彭罗斯用一种特别创新的数学方法证明,即使对称性被破坏,黑洞仍然会形成。 这在沉寂了几十年之后迎来了所谓广义相对论的黄金时代,并迫使天文学界认真寻找黑洞作为可靠的观测目标。
罗杰·彭罗斯 | 敏捷
发现的一个特别重要的结果是另外两位获奖者这次观测到的超大质量黑洞。 它们是驱动类星体等许多重要天体的发动机,这些天体已成为观测宇宙学和高能天体物理学的核心手段或研究对象。 它们还与宿主星系有着神秘的关系,可能在星系的形成中发挥关键作用,并且与暗物质的性质密切相关。
关于超大质量黑洞的相关研究有很多,而且都涉及前沿研究。 我无法一一列举,更不能在这里深入介绍各种反对的观点。 但这个困难本身也表明,超大质量黑洞的成功观测不仅因为发现了新型天体而具有重要意义,而且为我们提供了当代天文学的基石。
张宏宝:
彭罗斯的获奖可能是对霍金未能获胜的补偿。
北京师范大学物理系副教授
今天的结果有点令人惊讶。 爱因斯坦并没有因其广义相对论而获得诺贝尔奖。 此前许多同事的预测主要集中在量子物理领域。
我认为,彭罗斯有两个重要的贡献:一是他将整体微分几何引入广义相对论,重塑了广义相对论的语言表达(梁灿斌、周斌所著的《微分几何与广义相对论》)。北京师范大学引力中心的《相对论导论》为这门现代语言在中国的传播和普及做出了历史性的贡献),证明了奇点定理,并给出了许多与奇点和黑洞有关的猜想,例如宇宙监督假说、彭罗斯不等式,这些一直是经典广义相对论迄今为止的重要研究课题。 奇点定理也意味着广义相对论并不是一个完整的引力理论,这使得今天每个人都努力追求量子引力理论,而彭罗斯的新数量论就是其独立性质之一的候选者。 此外,彭罗斯还是一位杰出的科普作家,写有《皇帝的新大脑》、《通往现实之路》等代表作。
彭罗斯的书《皇帝的新大脑》
彭罗斯获奖虽然出人意料,但却是实至名归。 这或许也是霍金没有获得诺贝尔奖的一种补偿。
我最近所做的研究与彭罗斯的宇宙监视假说直接相关。 今年,我申请的国家自然科学基金研究项目《弱宇宙监督与强宇宙监督的新探索》得到了同行的认可,随后获得资助。 引力物理无疑是20世纪被忽视的一个方向,但在21世纪应该受到越来越多的关注。 希望这次诺奖能够让国内相关机构增加对引力理论和观测的资助。
引力物理学正在从过去的隐藏科学转变为未来的显性科学。 这就是未来基础物理学将发生重大突破甚至革命的地方。 我想这很可能是由于各种天文观测数据的积累。 广义相对论是爱因斯坦通过思想实验发现的,因此很多外行难免对其持怀疑态度。 眼见为实。 结果,广义相对论在过去的一百年里一直不太受欢迎。 但随着引力波的探测和黑洞照片的拍摄,人们在这些证据面前不得不相信广义相对论,于是他们大胆地开始授予彭罗斯奖,以表彰他对理论发展的贡献本身。
尹章奇:
没有人在同一领域连续两次获奖。
北京理工大学物理学院量子技术研究中心教授
令人惊讶的是,去年诺贝尔奖刚刚颁发给了宇宙学。 过去二十年,诺贝尔奖基本上是在四个不同领域轮流颁发(编者注:诺贝尔物理学奖主要集中在四个领域——粒子物理学、天体物理学、凝聚态物理学、原子分子物理学和光学)物理)。 不存在同一场比赛连续两次获胜的情况。
彭罗斯和霍金在黑洞理论方面的工作长期以来被认为是值得诺贝尔奖的成就。 然而,直到 LIGO 发现引力波和天文学家观测到河岸上的黑洞后,他们的理论才得到直接验证。
(郭科:大家都心疼霍金。) 对对对。 LIGO发现黑洞碰撞产生的引力波之后,他们势必会获奖。
(国科:今年彭罗斯的问题和霍金的死有关吗?你是不是考虑到不发就坚持不下去了……)我不知道! 我认为这是可能的...
彭罗斯写了很多科普书籍,很有影响力,比如《皇帝的新大脑》、《时空的本质》等。 他的心思很大,比如这样——
图片来源丨尹章琪
石宇: