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2020年諾貝爾物理學獎

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撰文者:楊仲準
發文日期:2020-10-06
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  • 2020年10月6日瑞典皇家科學院決定將2020年諾貝爾物理學獎的一半授予羅傑·彭羅斯(Roger Penrose)英國牛津大學"因為發現黑洞的形成是廣義相對論的牢靠預測"。並且將另一半共同授予賴因哈德·根策爾(Reinhard Genzel)德國馬克斯-普朗克地外物理研究所(Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics, Garching, Germany)、美國加州大學柏克萊分校(The University of California, Berkeley, USA) 和安德烈婭·吉茲(Andrea Ghez) 加州大學洛杉磯分校(University of California, Los Angeles, USA)
    「因為在我們的銀河系中心,發現一個超大質量的緊緻天體。」


     
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    圖片來源:https://www.nobelprize.org/prizes/physics/2020/press-release/




    黑洞和銀河系最黑暗的秘密

    三位獲獎者分享今年的諾貝爾物理學獎,因為他們發現了宇宙中最奇特的現象之一:黑洞。羅傑·彭羅斯證明了廣義相對論會導致黑洞的形成。賴因哈德·根策爾安德烈婭·吉茲發現一個看不見的極重物體,在我們銀河系的中心控制著恒星的軌道運行。一個超大質量的黑洞是目前唯一已知的解釋。

    羅傑·彭羅斯使用了巧妙的數學方法,證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真的存在,這些超重量級的怪物能捕捉一切進入其中。沒有任何東西可以逃脫,甚至連光也不行。

    1965年1月,在愛因斯坦去世十年後,羅傑·彭羅斯證明了黑洞真的可以形成,並對其進行了詳細的描述。在黑洞的核心隱藏著一個奇點,而這個奇點中,所有已知的自然法則都停止了。他的這篇開創性的文章至今仍被認為是自愛因斯坦以來對廣義相對論最重要的貢獻。

    賴因哈德·根策爾安德烈婭·吉茲各自領導著一個天文學家小組,1990年代初以來一直關注著我們銀河系中心的一個叫做人馬座A*的區域。最接近銀河系中央的最亮恒星之軌道,被越來越精確的繪製著。這兩個小組的測量結果一致同意,他們都發現了一個極重的、看不見的物體,它拉扯著繁星,使它們以令人驚訝的速度繞圈。在一個不比太陽系大的區域裡,大約有400萬個太陽質量擠在一起。

    根策爾吉茲利用世界上最大的望遠鏡,開發出數種方法可以看穿由星際氣體和塵埃組成的巨大雲層,觀察到銀河系中心。挑戰技術極限,他們改進新技術以補償地球大氣層造成的扭曲,建立獨特的儀器並致力於長期研究。他們的開創性工作為我們提供了迄今為止最令人信服的證據,證明銀河系中心存在一個超大質量的黑洞。

    「今年獲獎者的發現為緊緻和超大質量天體的研究開闢了新的領域。但這些奇異的天體仍然存在了許多的問題,需要找到答案並激勵未來的研究。諾貝爾物理學委員會主席大衛-哈威蘭說:"不僅是關於它們內部結構的問題,也包含了關於如何在黑洞附近的極端條件下檢驗我們的引力理論的問題。」



    羅傑·彭羅斯,1931年生於英國科爾賈斯特 (Colchester)。1957年獲英國劍橋大學(University of Cambridge)博士學位。英國牛津大學(University of Oxford)教授。

    賴因哈德·根策爾,1952年生於德國巴德霍姆堡 (Bad Homburg vor der Höhe)。1978年在德國波恩大學 (University of Bonn) 獲得博士學位。德國馬克斯-普朗克地外物理研究所所長,美國加州大學柏克萊分校教授。

    安德里亞·蓋茲,1965年生於美國紐約市。1992年在美國帕薩迪納加州理工學院(California Institute of Technology, Pasadena)獲得博士學位。美國加州大學洛杉磯分校(University of California, Los Angeles)教授。
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