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06-18
本文来自微信公众号“回归本源”。
北京时间10月6日晚，2016年诺贝尔物理奖被授予英国数学物理学家罗杰·彭罗斯（Roger Penrose），以表彰其“发现黑洞的形成，作为广义相对论的有力预测”，以及根泽尔（Reinhard Genzel） ）和盖兹。
（Andrea Ghez），表彰他们“在银河系中心发现了一个超大质量致密天体”（一个质量约为 10,000 个太阳质量的黑洞）。
由于去年的诺贝尔物理奖颁给了宇宙学和系外行星探测，而近年来物理学奖从未连续颁给同一领域，今年将其颁给黑洞就显得非常令人惊讶。
左起：彭罗斯（罗杰·彭罗斯）、根泽尔（莱因哈德·根泽尔）和盖兹（安德里亚·盖兹）罗杰·彭罗斯的著作表明广义相对论预言了黑洞的形成。
赖因哈德·姚和安德里亚·盖兹发现，在银河系中心有一个看不见的、质量极大、致密的物体，它控制着恒星的轨道。
超大质量黑洞是目前唯一已知合理的物理解释。
罗杰·彭罗斯（罗杰·彭罗斯）出生于英国科尔切斯特。
毕业于英国剑桥大学。
英国牛津大学教授。
莱因哈德·根泽尔出生于德国巴特洪堡。
德国波恩大学博士学位。
德国马克斯·普朗克地外物理研究所所长、加州大学伯克利分校教授。
安德里亚·盖兹出生于美国纽约市。
他在美国加州理工学院获得博士学位。
加州大学洛杉矶分校教授。
罗杰·彭罗斯用巧妙的数学方法证明黑洞是爱因斯坦广义相对论的直接结果。
然而，爱因斯坦本人并不相信黑洞真的存在。
黑洞是宇宙中的巨大怪物，捕获其半径范围内的一切。
任何东西，甚至光，都无法逃脱黑洞的引力。
卡尔·史瓦西 (Karl Schwarzschild) 于 2000 年找到了爱因斯坦方程的球对称奇异解，今天称为黑洞解。
该文章于当年1月发表，仅比爱因斯坦广义相对论文章晚了一个多月。
这是爱因斯坦场方程除平坦空间中的平凡解之外的第一个精确解。
该解对应于没有旋转且不带电荷的黑洞。
史瓦西在他的论文发表后不久就因第一次世界大战期间在德国军队服役时患上的疾病而去世。
年轻的荷兰物理学家约翰内斯·德罗斯特在 2010 年使用更简单、更直接的推导独立地找到了与史瓦西相同的解决方案。
这两部著作告诉我们，爱因斯坦的广义相对论预言了黑洞的存在。
直到2000年，29岁的新西兰数学物理学家罗伊·帕特里克·科尔才进一步从广义相对论推导出轴对称旋转黑洞解。
通过几十年的天文观测，基于不同的模型，采用不同的观测方法，人们从远到近地推断出宇宙和空间中许多大大小小的黑洞候选者，将它们分类，并探索它们可能的物理起源和形成路径。
。
在广义相对论的早期，人们对史瓦西解中发现的奇点的性质感到困惑。
在史瓦西的原始论文中，他将我们现在所说的事件视界放置在他的坐标系的原点处。
第二年，大卫·希尔伯特对奇点结构进行了更完整的分析，识别了 r = 0 和 r = rs （对应于事件视界）处的奇点。
尽管人们普遍认为 r = 0 处的奇点是“真正的”物理奇点，但 r = rs 处奇点的性质仍不清楚，特别是与量子场论结合时。
霍金的黑洞在视界附近蒸发。
为了纪念史瓦西，rs 被称为史瓦西半径，对应于黑洞的大小。
图 1：黑洞形成哈德·姚和安德里亚·盖兹通过检测恒星绕中心黑洞运行的周期推断出中心黑洞的质量。
他们各自领导着一个天文学家团队，自 20 世纪 90 年代初以来一直在研究银河系中心一个名为人马座 A* 的区域。
距离银河系中心最近、最亮的恒星的轨道绘制的精度越来越高。
两个研究小组的测量结果一致，他们都发现一个非常巨大的、看不见的物体正在拉动恒星团，导致它们以令人眼花缭乱的速度四处乱窜。
在一个不比我们太阳系大的区域中，聚集了大约 10,000 个太阳质量的物质。
图 2：银河系、太阳系和银河中心的人马座 A*。
根泽尔和盖兹利用世界上最大的望远镜开发了新方法，可以透过巨大的星际气体和尘埃云看到银河系中心。
他们突破了技术的限制，改进了新技术来补偿地球大气层造成的观测误差，建造了独特的仪器并致力于长期的研究。
他们的开创性工作为我们提供了迄今为止最令人信服的证据，证明银河系中心存在超大质量黑洞。
图 3：恒星的轨迹表明，银河系中心有一个非常巨大、不可见的物体控制着它们的轨迹。
诺贝尔物理奖委员会主席大卫·哈维兰表示：“今年获奖者的发现开辟了致密、超大质量天体研究的新领域。
但这些奇异的天体提出了更多需要回答的问题，并激发了未来的研究。
”研究不仅涉及其内部结构，还涉及如何在黑洞附近的极端条件下检验我们的引力理论。
“众所周知，罗杰·彭罗斯在数学物理方面有着极高的造诣。
中国科学院物理研究所研究员曹泽贤告诉《返朴》，彭罗斯是一位伟大的神级人物，他是一位数学家，物理学家、哲学家。
彭罗斯的成就很全面，著作很丰富，有《皇帝的新脑》《通向实在之路》等。
我在德国读博士的时候，大学图书馆里的彭罗斯书都被盗了。
物理哲学综合集，历史上少有可与之媲美的书籍“彭罗斯多有成就。
除了数学和今年的获奖作品外，另一件亮眼的作品就是彭罗斯的布局。
2000年，彭罗斯用风筝和飞镖两个单位提出了五种旋转对称的平面布局方案。
我个人认为，这为准晶体概念的接受提供了学术心理学基础。
谢特曼因其准晶体的发现而获得了年度诺贝尔化学奖。
曹则贤说：“彭罗斯是我心目中的大神。
”他是一位真正的科学家，集数学、物理和哲学成就于一身。
”经典巨著《通向实在之路》国家天文台研究员苟立军表示，之所以颁给今年的三位获奖者，是因为彭罗斯是第一个与霍金合作从理论上证实奇点存在的人。
后来，根泽尔的团队首次观测到了黑洞的存在，而盖兹则准确测量了银河系中心存在一万倍太阳质量的黑洞。
这三位获奖者的获奖可以说体现了诺贝尔奖对于最具原创性作品的重视，此外，苟利军认为，如果霍金还活着，他可能会获得这个奖项。
国家天文台研究员陈学雷表示，他很惊讶，也很高兴，“看来诺奖委员会现在更加注重科学意义，不再刻意平衡学科，这当然也说明了更多。
”天文学现在充满了活力和令人兴奋的发现。
特别是向彭罗斯颁奖，体现了对具有重要意义的理论工作的更加重视。
彭罗斯的工作也和霍金的工作密切相关，所以我想霍金在天堂也会很幸福。
”中国科学技术大学物理学院天文系教授蔡一夫说，“这一刻，我要记住霍金。
他是果壳宇宙的无冕之王。
“如今，关于黑洞的研究有很多，诺贝尔奖颁给了探测引力波的工作。
引力波事件是基于黑洞存在的假设。
因此，有专家认为，探测引力波的工作是基于黑洞存在的假设。
”发现黑洞早就该获奖了，清华大学物理系教授楼宇清表示，基于上述原因，诺贝尔奖公布后，他向诺贝尔奖委员会成员托尔斯·汉斯·汉森请教。
物理学，为什么诺贝尔奖没有首先颁发给黑洞的发现 英国天文学家唐纳德·林登·贝尔在《自然》杂志上发表了一篇独特的物理预测，探讨了中心存在超大质量黑洞的可能性。
银河系。
根泽尔和盖兹通过检测围绕中心黑洞运行的恒星的周期来推断中心黑洞的质量。
此外，今年诺贝尔奖再次授予天体物理学领域，表明该领域有大量值得获奖的工作。
苟利军还表示，诺贝尔奖早就应该颁给黑洞。
2006年，香港邵逸夫奖被授予根泽尔，以表彰他在发现和证明银河系中心超大质量黑洞存在方面做出的杰出贡献。
我们现在知道，银河系中心存在着小黑洞，恒星级黑洞有数亿个。
应该说，本次物理奖的颁发并没有什么争议。
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