10月6日，2020年诺贝尔物理学奖花落三位黑洞发明者：罗杰 彭罗斯（Roger Penrose）、莱因哈德 根泽尔（Reinhard Genzel）以及安德里亚 格兹（Andrea Ghez）。 三位获奖者因发明了这一宇宙中最奇异的征象，将得到1000万瑞典克朗奖金（约合760万人平易近币）。此中，彭罗斯因 发明黑洞造成是广义相对于论的坚实预言 拥有一半孝敬，根泽尔以及格兹则因 发明咱们星河系中央有一个超年夜品质致密天体 而分享另外一半。 诺奖官网新闻稿用 黑洞以及星河系中最暗中的奥秘 来形容本年的获奖结果。诺贝尔物理学奖委员会主席年夜卫 哈维兰（David Haviland）暗示： 本年获奖者们的发明为致密以及超年夜品质天体的研究斥地了新六合。可是，这些奇特天体仍有很多待解之谜，激励将来研究。不只有关在它们内部布局的问题，另有怎样于黑洞四周的极度前提下查验咱们的引力理论。 罗杰 彭罗斯在1931年出生在英格兰埃塞克斯，1957年玻士卒业在英国剑桥年夜学，现为英国牛津年夜学数学系W. W. Rouse Ball名望传授。他于数学物理方面的事情对于广义相对于论与宇宙学方面具备高度孝敬，曾经以彭罗斯 霍金奇点理论与霍金同享1988年沃尔夫物理学奖。 莱因哈德 根泽尔在1952年出生在德国巴特洪堡，1978年玻士卒业在德国波恩年夜学，现为马普地外物理所所长、美国加州年夜学伯克利分校传授。 安德里亚 格兹1965年出生在美国纽约，1992年玻士卒业在美国加州理工学院，现为美国加州年夜学洛杉矶分校传授。 逾越爱因斯坦 1915年11月，爱因斯坦的广义相对于论横空出生避世，它从最年夜标准上描写咱们的宇宙，倾覆了以往所有的时间以及空间观点。广义相对于论为人类理解引力奠基了新的根蒂根基，同样成为了今后所有宇宙学研究的基石。宇宙中的一切事物都遭到引力的节制：引利巴咱们固定于地球上；引力节制着行星缭绕太阳、太阳又缭绕着星河系中央；引力促进恒星生在星际云，又逝世在引力坍塌。重品质使空间弯曲，令时间流逝变慢。 而一个很是重的品质以至可以切出一块空间造成黑洞 就于爱因斯坦将繁杂的数学方程组揭晓数周以后，德国天体物理学家卡尔 施瓦茨柴尔德就于一战的东线炮火中算出一个极为独特的解。 一旦黑洞造成，它就会隐蔽于本身的事务视界以内，能吞噬进入视界的一切，包孕光。品质越年夜，事务视界就越年夜，假如黑洞品质与太阳相称，视界直径约为3千米。 这个观点实在其实不新颖。早于18世纪末，英国哲学家、数学家John Michell以及法国科学家Pierre Simon de Laplace就以为天体可以变患上极为浓厚，连光速都有余以逃离它们的引力。厥后，物理学家们也遍及以为当年夜品质恒星寿命走向终点，发生超新星爆炸，然后就会坍缩成极为致密的残骸。 不外，爱因斯坦本人其实不信赖这类品质惊人的怪物真的存于。于彭罗斯以前的这些解决方案都被视为抱负前提（恒星以及黑洞都是正球体、彻底对于称）下的空言无补。 究竟，宇宙没有工具是真正 完善 的，而彭罗斯是第一个乐成于不睬想的前提下给呈现实解决方案的人。 1965年1月，于爱因斯坦归天10年后，彭罗斯证实了黑洞确凿可以造成，并举行具体描写。这篇开创性的文章至今被视作爱因斯坦以后对于广义相对于论的最主要孝敬。 俘获面是个单向道 为了证实黑洞的造成是一个不变的历程，彭罗斯需要成长广义相对于论的研究要领，也就是用新的数学观点来解决理论问题。 彭罗斯过后回忆道，那是1964年的秋日，他照旧伯克贝克学院的数学传授，正于与同事一道溜达。正要穿梭一条小径时，他们暂时住手了扳谈，一个设法划过彭罗斯的脑海。 那天午后，他从年夜脑里翻出了这个动机： 俘获面 （trapped surface）。这就是彭罗斯苦寻多年的数学东西。俘获面强迫所有光指向一个中央，不管这个面是向内照旧向外弯曲。 哄骗俘获面，彭罗斯可以证实黑洞老是藏有一个奇点，一个时空竣事的界限。它的密度是无穷的，所有已经知的天然规则到此终止。 年夜品质恒星于自身重力下坍塌，造成黑洞，俘获一切进入事务视界的物资，包孕光。 一旦物资最先坍塌成一个俘获面，一切都再不成挽回。正如诺奖患上主钱德拉斯卡讲述的一个印度寓言：蜻蜓的幼虫活于水下，当它们预备展翼之际，会承诺伴侣们，未来奉告水面上的生命是甚么样子。然而，一旦幼虫成为蜻蜓，飞出睡眠，就再没有转头路，水中的幼虫永远听不到对于面的故事。 一样，所有物资只能从一个标的目的穿过黑洞视界，然后时间取代了空间，条条可能的路径都指向内，时间的潮水把一切都带向不成防止的奇点。 从外面看，没人能看到你跌入一个超年夜品质黑洞的历程，按照物理定律，窥视黑洞绝无可能。黑洞把所有的奥秘都藏于事务视界后面。 星河系中央的奥秘 只管即便看不到黑洞内里，但咱们可以不雅察黑洞伟大的引力牵引着周围恒星运动。自1960年月以来，物理学家们就猜度包孕星河系的年夜大都年夜型星系中都存于超年夜品质黑洞。 而星河系中央一个叫做人马座a*的区域，正有一个强盛的无线电源。从咱们地球的角度来看，伟大的星际云以及灰尘遮住了年夜部门从那里射出来的可见光，但红外线千里镜以及射电千里镜能帮忙天文学家们 透视 。 星河系中央以及太阳系的相对于位置 根泽尔以及格兹各自带领着一个天文学家小组。自20世纪90年月初以来，他们成长革新不雅测技能、设计制作怪异的仪器，最先体系性地持久查询拜访人马座a*区域。 天文学界有一条颠扑不破的真谛：千里镜越年夜越好。根泽尔团队使用的是智利的甚年夜千里镜（VLT），单片镜直径跨越8米。格兹团队则使用夏威夷的凯克千里镜，镜面直径约10米，每一一壁都像一个蜂巢，由36个六角形构成，可以零丁调控以聚光。 然而，千里镜上方的年夜气总会形成滋扰，使患上星光扭曲、图象恍惚。两个团队连续开发以及更新自顺应光学，将图象分辩率提高了跨越1000倍。 研究职员发明，于星河系内中央一光月半径内的恒星挪动患上最快，像群蜂乱舞。于这个区域之外的恒星则出现出更为有序的椭圆运动。一颗名为S2的恒星于不到16年的时间内就转了一圈，而太阳要花2亿多年。 ����APP 星河系中央一些恒星的轨道，最接近人马座a*的S2速率惊人。 跟着星河系最中心区域那些最敞亮恒星的轨道愈来愈切确地出现于科学家的面前，这两组人的丈量成果走向一致：一个极为极重繁重、看不见的物体牵引着恒星，令它们以眩目的速率绕行。约等在400万个太阳的品质堆积于一个不比太阳系年夜的区域。 黑洞是独一可能的注释。 咱们可能很快就能看到人马座a*黑洞。就于一年前，事务视界千里镜构造乐成地拍摄到了5500万光年外的M87星系的中央黑洞。 彭罗斯指出黑洞是广义相对于论的间接成果，但于奇点的无穷强引力下，这个理论就再也不合用了。将来，理论物理学范畴必需把物理学的两年夜支柱 相对于论以及量子力学联合于一路，而这二者正幸亏黑洞的极深处交汇。