北京时间 2020 年 10 月 6 日下午 6 点,2020 年诺贝尔物理学奖重磅公布,颁给英国数学物理学家 Roger Penrose、德国天体物理学家 Reinhard Genzel 和美国天文学家 Andrea Mia Ghez,以表彰 Roger Penrose 在发现黑洞形成是广义相对论的可靠预测方面做出的贡献,以及 Reinhard Genzel 和 Andrea Ghez 在银河系中心发现了一个超大质量紧凑物体的贡献。
广义相对论(General Relativity) 是描述物质间引力相互作用的理论。其基础由爱因斯坦于1915年完成,1916年正式发表。这一理论首次把引力场解释成时空的弯曲。其中包括七大预言:光线偏折;水星近日点进动;引力钟慢;引力红移;黑洞;引力拖拽效应;引力波。
黑洞是现代广义相对论中,存在于宇宙空间中的一种天体。1970年,美国的“自由”号人造卫星发现了与其他射线源不同的天鹅座X-1,位于天鹅座X-1上的是一个比太阳重30多倍的巨大蓝色星球,该星球被一个重约10个太阳的看不见的物体牵引着。
天文学家一致认为这个物体就是黑洞,它就是人类发现的第一个黑洞。
1967年,剑桥的一位研究生约瑟琳·贝尔发现了天空发射出无线电波的规则脉冲的物体,这对黑洞的存在的预言带来了进一步的鼓舞。罗杰·彭罗斯在1965年和1970年之间的研究指出,根据广义相对论,在黑洞中必然存在无限大密度和空间——时间曲率的奇点。这和时间开端时的大爆炸相当类似,只不过它是一个坍缩物体和航天员的时间终点而已。在此奇点,科学定律和预言将来的能力都失效了。
获奖者简介
罗杰·潘洛斯(Roger Penrose ),英国数学物理学家与牛津大学数学系W． W． Rouse Ball名誉教授。他在数学物理方面的工作拥有高度评价,特别是对广义相对论与宇宙学方面的贡献。
赖因哈德·根策尔(Reinhard Genzel),出生于巴特洪堡,德国天体物理学家。美国和德国天文和物理学会会员,美国物理学会会员,美国国家科学院外籍院士。
安德烈娅·米娅·盖兹(Andrea Mia Ghez),美国天文学家,加州大学洛杉矶分校物理学和天文学教授。
人们历来认为航空航天领域是男人的天下,但安德烈娅·米娅·盖兹(Andrea Mia Ghez)从不这么想。十几岁的时候,盖兹就经常在深夜望着窗外的天空思考宇宙问题。
她说道:“我喜欢在开始思考重大问题时思考会有哪些悖论的问题。例如时间的开始和结束是什么?宇宙的边缘在哪里?在面对拥有130亿年历史的宇宙时,你如何看待人类微不足道的10万年前的存在?”
虽然盖兹很喜欢舞蹈,甚至有一段时间她梦想着成为一名芭蕾舞演员,但是在看到电视上播放的第一次登月场景时,盖兹内心深处对宇宙的向往再次被激活。
她说:“我绝对是第一次登月的产物。我告诉妈妈我想成为一位女宇航员。”盖茨的母亲并没有认为她是异想天开,而是支持她坚持自己的梦想并鼓励她学习科学。如果说母亲是盖茨梦想的守护神,那么她的高中化学老师就是她最初前进的标杆。这位女化学老师严谨的逻辑以及理性的思维让盖茨看到从事科学的女性的魅力所在,并让她对自然科学产生浓厚兴趣。
对于诺贝尔大会来说,挑选诺贝尔奖得主是一项非常激动人心的任务,而每年诺贝尔奖得主的获奖演讲也十分令人难忘。
每年 10 月公布的诺贝尔奖得主以及 12 月举行的颁奖典礼、庆祝活动,都会引起国际各界的关注。这也为各个获奖者提供了极好的机会,以向同行解释他们的成就,促进公众对科学的认识,并激发年轻学者对生物医学研究的兴趣。
不过,由于新冠疫情在全球蔓延,诺贝尔基金会此前宣布,12 月不再举办一年一度的诺贝尔奖颁奖晚宴,颁奖典礼则改为线上。
此外,2020 年诺贝尔奖获得者的奖金将增至 1000 万瑞典克朗(约 760 万人民币)。
实际上,受各种因素影响,诺贝尔奖得主的奖金金额每年都在不断变化。诺贝尔奖的奖金来自阿尔弗雷德·诺贝尔的遗产投资收益,其遗产总规模按照目前的价格换算,约有 18 亿瑞典克朗。
关于诺贝尔物理学奖
1895 年 11 月 27 日,阿尔弗雷德·诺贝尔(Alfred Nobel)签署最后遗嘱,将他最大的一部分财产用于一系列奖项,即诺贝尔奖。而物理学奖是阿尔弗雷德·诺贝尔 1895 年遗嘱中第一个提到的科学领域。
正如诺贝尔的遗嘱所描述的那样,其中一部分献给“在物理学领域内做出最重要发现或发明的人”。
19 世纪末,在大众的观念中,物理学是最重要的科学,或许诺贝尔也这么认为,而且他自己的研究也与物理学密切相关。
物理学是自然科学中最基础的学科,它涉及物质的基本组成部分和它们的相互作用,以及原子的性质和分子和凝聚态物质的积累。在某些应用中,物理学接近于化学的经典领域,而在其他一些应用中,物理学与天文学家传统研究的现象又有着明显的联系。
虽然化学和天文学显然是独立的科学学科,但他们都是建立在物理学的基础之上的。甚至在某些跨学科的领域,区分项目到底是化学还是物理就会变得很困难。
诺贝尔物理学奖的颁发历史
诺贝尔物理学奖自 1901 年开始颁发。1901-2019 年,诺贝尔物理学奖共授予了 213 位获奖者。其中,约翰·巴丁曾两次获得诺贝尔物理学奖,因此,自 1901 年以来,共有 212 人获得过诺贝尔物理学奖。
在 1916 年、1931 年、1934 年、1940 年、1941 年和 1942 年有六次暂停颁发。原因是当时正在第一次和第二次世界大战期间。
而诺贝尔基金会章程中也写道:“如果没有一件正在考虑的作品被发现具有第一段所述的重要性,奖金将被保留到下一年。”当基普·索恩(Kip Thorne)接过诺贝尔奖(Nobel Prize)奖章时,他看着同为诺贝尔奖得主的阿尔伯特·爱因斯坦(Albert Einstein)的照片,激动不已。
物理诺奖的共享记录
47 次物理奖项授予单个个人。
32 次物理奖项由两位获奖者共享。
34 次物理学奖由三位获奖者共享。
诺贝尔基金会章程中写道:“奖金可以平分给被认为值得获奖的两部分。二人、三人创作受奖励的,应当联合颁发。在任何情况下,奖金不得分给三人以上的人。”
最年轻的诺奖得主
迄今为止,最年轻的诺贝尔物理学奖得主是劳伦斯·布拉格,他在 1915 年和父亲一起获得诺贝尔奖时只有 25 岁。
最年长的物理诺奖得主
迄今为止,最年长的诺贝尔物理学奖得主是亚瑟·阿什金,他在 2018 年获得诺贝尔奖时已经 96 岁了。
物理诺奖的女性得主
在 212 名获得诺贝尔物理学奖的人中,有 3 名是女性。
1903 年:玛丽·居里(也被授予 1911 年诺贝尔化学奖)
1963 年:玛丽·戈佩特
2018 年:唐娜·斯特里克兰
多个诺奖的得主
约翰·巴丁是唯一一位两次获得诺贝尔物理学奖的人,分别是 1956 年和 1972 年。
玛丽·居里两次获得诺贝尔奖,一次是在 1903 年的物理学上,一次是在 1911 年的化学上。
物理诺奖的家庭得主
已婚夫妻:玛丽·居里和皮埃尔·居里夫妇于 1903 年获得诺贝尔物理学奖。
居里夫人和皮埃尔·居里夫妇的女儿艾琳·约里奥-居里与丈夫弗雷德里克·约里奥,于 1935 年一起获得了诺贝尔化学奖。
父子组合(均获诺贝尔物理学奖):
威廉·布拉格和劳伦斯布拉格(1915)
尼尔斯·波尔(1922)和梅·波尔(1975)
曼勒西格巴恩(1924)和凯·西格巴恩(1981)
J·汤姆森(1906)和乔治•佩吉特汤森(1937)
皮埃尔·居里和玛丽·居里在法国巴黎体格和工业学院的“机库”中(1898年拍摄)。
诺贝尔物理学奖奖章
诺贝尔物理学奖章是由瑞典雕刻家埃里克·林德伯格设计的,奖章采用了女神伊希斯的形象,伊利斯是大自然的象征。奖章上,她从云层中冒出来,怀里抱着一个聚宝杯。她那冰冷严肃的脸上的面纱漂浮着,像是被科学天才们的才气撑起的。
诺贝尔物理学奖证书
每一张诺贝尔证书都是由瑞典和挪威最重要的艺术家和书法家创作的独一无二的艺术作品。
近年获奖记录一览
2019 年诺贝尔物理学奖
詹姆斯·皮伯斯因“物理宇宙学的理论发现”而获奖
米歇尔·马约尔和迪迪埃·奎洛兹“发现了一颗绕太阳型恒星运行的系外行星”而获奖
2018 年诺贝尔物理学奖
阿瑟 阿斯金因其“光学镊子及其在生物系统中的应用”的突破而获奖
杰拉德·莫鲁和唐娜·斯特里克兰因“他们发现高强度、超短光脉冲的方法”而获奖
2017 年诺贝尔物理学奖
瑞诺·维斯、巴里·巴里斯和基普·索恩因“对 LIGO 探测器和引力波的观测做出了决定性的贡献”而获奖
2016 年诺贝尔物理学奖
大卫·索利斯、邓肯·霍尔丹和迈克尔·科斯特利茨因“对于物质的拓扑相变和拓扑相的理论发现”而获奖
2015 年诺贝尔物理学奖
卡吉他·高明和阿瑟·麦当劳因“对中微子振荡的发现而表明中微子有质量”获奖
