兩男一女研究黑洞 奪諾貝爾物理學獎

20201006
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(左起)彭羅斯、根策爾及蓋茲獲得諾貝爾物理學獎。
黑洞被視為宇宙中最奇異的現象,人類至今對它的所知仍然有限。今年諾貝爾物理學獎得主周二(6日)揭曉,由研究黑洞的英國、德國、美國兩男一女科學家共同奪得。女得獎者希望這啟發其他年輕女性,加入並從事天文研究工作。
瑞典皇家科學院比原定時間遲約15分鐘公布得主身份,他們分別是英國牛津大學數學物理學家彭羅斯(Roger Penrose)、德國天體物理學家根策爾(Reinhard Genzel)及美國女天文學家蓋茲(Andrea Ghez)。彭羅斯獲獎原因是發現黑洞形成是廣義相對論的有力預言,將獲得1000萬瑞典克朗(約870萬港元)獎金的一半;另外兩人發現銀河系中心的超大質量緻密天體,他們將平分餘下獎金。
彭羅斯運用巧妙的數學方法,證明黑洞是廣義相對論的直接結果。1965年1月,他在愛因斯坦逝世後10年證明黑洞確實可以形成,並展開詳述,包括黑洞核心隱藏「奇點」(singularity),在那裏所有已知的自然法則均無效。瑞典皇家科學院表示他開創性的文章,被視為自愛因斯坦後對廣義相對論最重要的貢獻。
廣義相對論由愛因斯坦等人自1907年開始發展,至1915年基本完成。該理論在天體物理學中有非常重要的應用,其中預測了某些大質量的恒星終結後,會形成時空極度扭曲、以至包括光在內所有物質都無法逸出的區域,亦即是黑洞。
另一方面,瑞典皇家科學院指根策爾及蓋茲各自領導一隊天文學家小組,從上世紀90年代初開始,關注銀河系中心一個名為「人馬座A*」的區域;他們發現那裏存在一個質量非常重及看不見的物體,拉動附近恒星以難以置信的高速圍繞它旋轉。該個緻密天體的質量為太陽400萬倍,屬於一個超大質量的黑洞。
此外,根策爾及蓋茲亦研發方法,利用世上最大的望遠鏡,穿過星際氣體及塵埃組成的巨大雲團,看到銀河系中心。瑞典皇家科學院讚揚這能彌補地球大氣層造成的扭曲,並提供令人信服的證據,證明銀河系中心有超大質量的黑洞。
諾貝爾物理學獎委員會主席哈維蘭(David Haviland)讚揚得主的發現,為緻密及超大質量物體的研究開闢全新領域,但指人類仍要解答很多關於這類物體的問題,將激發未來的相關研究。他又稱,這些問題不但涉及物體的內部結構,也關乎到如何在最接近黑洞的鄰近區域,在這種極端的情況下試驗引力理論。