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2020諾貝爾物理學獎:揭開黑洞奧秘,人類越來越了解宇宙了

我們直接切入主題,為什麽這三位科學家能獲得2020年諾貝爾物理學獎項呢?首先獲得2020諾貝爾物理學獎項的有三位,分別是羅傑·彭羅斯Roger Penrose,安德裏亞·格茲Andrea Ghez和雷因哈德·根澤爾Reinhard Genzel。Penrose彭羅斯因證明黑洞是廣義相對論的有力證據而獲獎,而Genzel和Ghez則因發現銀河系中心的超大質量致密物體而獲獎,也就是銀河系中心的黑洞。

彭羅斯的研究表明黑洞是愛因斯坦廣義相對論的直接結果,愛因斯坦本人並不相信黑洞的存在,他在1915年11月提出了新的理論,因為他不認為黑洞存在,所以他使用了其他的角度觀察和理解這種當時來說假設的天體。引力將塑造空間,影響時間的流逝。在黑洞內部,引力是如此巨大,它能夠彎曲空間,大幅度減緩時間的流逝。

彭羅斯用愛因斯坦的廣義相對論和其他數學模型證明了黑洞的形成過程,並證實這是壹個穩定的過程。他證明了黑洞的存在,並在愛因斯坦去世十年後的1965年詳細描述了黑洞。彭羅斯不僅證明黑洞是愛因斯坦相對論的壹個直接證據,而且彭羅斯證明黑洞是自然形成的,所以黑洞的形成過程是非常穩定的,另外,愛因斯坦的相對論不適用於黑洞中心的奇點,這是壹個所有已知的自然規律都會崩潰的邊界,所以即使彭羅斯解釋了黑洞的形成過程並與相對論結合,但是關於黑洞內部結構的問題仍然存在。

而另外兩位科學家,根澤爾和蓋茲發現銀河系中心由壹個看不見的引力極高的天體控制著,這個天體的質量相當於400萬個太陽質量。這兩位科學家的研究成果告訴我們,在銀河系的中心有壹個看不見的超大質量物體,也就是黑洞。在過去50多年來,物理學家壹直在思考銀河系中心是否存在黑洞。

為了能看到銀河系的中央,根澤爾和蓋茲致力於發展天基望遠鏡和地基望遠鏡觀測方法,他們使用了世界上最大的望遠鏡來觀察銀河系中心發生的事情。通過不斷觀察距離銀河系中心最近的恒星軌道,物理學家們認為黑洞很可能隱藏在人馬座A*中,這是壹個無線電波源,銀河系中的所有恒星都圍繞著它運轉。換句話說,銀河系中心的黑洞是確實存在的。

1987年,蓋茲在麻省理工學院獲得了物理學學士學位,開始主修數學,後來改學物理。她於1992年在加州理工學院獲得博士學位,目前是洛杉磯加利福尼亞大學的物理學和天文學教授。她以使用高空間分辨率成像技術研究恒星形成區域和銀河系中心的超大質量黑洞人馬座A*而獲得該獎項,特別是她研究了黑洞運動引力學,或者說黑洞與恒星之間的相互作用,這也是非常關鍵的,不只是證明銀河系中心有黑洞就行,Reinhard Genzel和Andrea Ghez描述了星系中心極為活躍的區域到底發生了什麽。

麻省理工學院物理系主任、教授彼得·費舍爾說:“安德烈亞·蓋茲和萊因哈德·根澤爾所做的事情是有史以來最酷的事情之壹,銀河系的所有恒星都圍繞著壹個小得無法用望遠鏡看到的黑洞運行。當我教相對論的時候,我總是會給他們看可視化的視頻,因為這是思考黑洞的壹個很好的方法,也是思考科學的方法,科學是偉大的,所需要的就是難以置信的耐心和腳踏實地的工作。”

“現在我們明白了,這些龐然大物(指引力)是普遍的,大多數星系的中心都有。”麻省理工學院院長說:“在她的(安德裏亞·格茲)整個職業生涯中,她壹直是壹位令人敬畏的科學家和教育家,也是女性們的榜樣。現在,作為諾貝爾獎獲得者,她開創性的科學和她的故事肯定會更深入人心,並激勵壹代年輕女性從事科學事業。”

最後,很感謝這些科學家日復壹日為人類科學做出的貢獻,科學就是未來,而科普面向大眾,我很榮幸能寫諾貝爾獎獲得者的研究成果。黑洞與黑洞引力波,暗物質,暗能量,宇宙微波輻射背景等現象確實是人類對宇宙認知的最大問題,正如諾貝爾物理學委員會說的,科學家們的研究將為未來研究帶來方向,期待著,人類真正認識黑洞,乃至宇宙的壹天早點到來。

這就是我們與動物的不同,因為它們永遠不會擡頭仰望星空, 探索 宇宙,總是固步自封。