2020年物理諾獎(jiǎng)精彩點(diǎn)評(píng)：理論研究受重視，黑洞獲承認(rèn)，第四位女性物理諾獎(jiǎng)得主產(chǎn)生
2020年10月6日，瑞典皇家科學(xué)院宣布將2020年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的一半授予羅杰·彭羅斯（Roger Penrose），“以表彰他發(fā)現(xiàn)黑洞的形成是廣義相對(duì)論的準(zhǔn)確預(yù)言”；另一半則授予萊因哈德·根澤爾（Reinhard Genzel）和安德烈亞·季姿（Andrea Ghez），“以表彰他們發(fā)現(xiàn)銀河系中心有一個(gè)超大質(zhì)量的致密物體?！?/span>
對(duì)這一結(jié)果，多位物理學(xué)家連稱(chēng)意外，畢竟2019年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)?lì)C發(fā)的領(lǐng)域也是關(guān)于宇宙的研究，而最近一些年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)?lì)C發(fā)的數(shù)據(jù)，似乎顯示出粒子物理、天體物理、凝聚態(tài)物理、原子分子及光物理四個(gè)領(lǐng)域輪流獲獎(jiǎng)的跡象。為何諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)會(huì)連續(xù)頒發(fā)給天體物理學(xué)領(lǐng)域？
另外，公眾很關(guān)心的一個(gè)問(wèn)題是：如果英國(guó)物理學(xué)家史蒂芬·霍金也在世，是否也應(yīng)獲得此次諾獎(jiǎng)？
《知識(shí)分子》邀請(qǐng)物理學(xué)家們對(duì)以上問(wèn)題做出評(píng)論，并分享了自己的觀點(diǎn)。
撰文 | 戴威 湯佩蘭 王一葦 陳曉雪
責(zé)編 | 陳曉雪
● ● ●
諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)為何青睞天體物理？
從2017年的引力波、2019年的系外行星，到今年的黑洞發(fā)現(xiàn)，天體物理在4年內(nèi)三獲諾獎(jiǎng)青睞。
在國(guó)家天文臺(tái)研究員、宇宙暗物質(zhì)與暗能量研究團(tuán)組首席科學(xué)家陳學(xué)雷看來(lái)，這幾年諾獎(jiǎng)“可能更重視科學(xué)價(jià)值和科學(xué)意義，而不是那么注重（學(xué)科）平衡感”。
瑞典理論天體物理學(xué)家、烏普薩拉大學(xué)教授本特·古斯塔夫松（Bengt Gustafsson）則認(rèn)為，諾貝爾獎(jiǎng)本身就更傾心于最有意思的發(fā)現(xiàn)和發(fā)明，無(wú)意于考慮選某個(gè)特定的主題或每年都會(huì)換個(gè)主題。
“據(jù)我們所知，我們臨近沒(méi)有任何黑洞，但是黑洞又表現(xiàn)出非常奇特的行為，從某種意義上來(lái)說(shuō)，它們與正常的物質(zhì)非常不同。所以，對(duì)于我和我的同事們來(lái)說(shuō)，今年的獎(jiǎng)項(xiàng)與去年的獎(jiǎng)項(xiàng)完全不是一回事?！惫潘顾蛩烧f(shuō)。
在古斯塔夫松看來(lái)，這恰恰說(shuō)明了在過(guò)去50多年中，天文學(xué)一直是物理學(xué)領(lǐng)域非常活躍和成功的一個(gè)分支，有很多新的發(fā)現(xiàn)和很多有趣的天體表現(xiàn)出奇妙的現(xiàn)象。
這一點(diǎn)，陳學(xué)雷與古斯塔夫松不謀而合。他表示，這說(shuō)明天文學(xué)或者天體物理領(lǐng)域有很多重要成果不斷涌現(xiàn)出來(lái)。其實(shí)今年這兩位做觀測(cè)的獲獎(jiǎng)?wù)?span style="font-family: 微軟雅黑; color: rgb(127, 127, 127);">（根澤爾和季姿），他們現(xiàn)在還是活躍的研究者，說(shuō)明這個(gè)領(lǐng)域還是很興旺的。”根澤爾和季姿分別在歐洲和北美用超大望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)黑洞輻射。
現(xiàn)年89歲的獲獎(jiǎng)?wù)吲砹_斯是一位數(shù)學(xué)物理學(xué)家，因“發(fā)現(xiàn)黑洞的形成是對(duì)廣義相對(duì)論的有力預(yù)測(cè)”而獲得2020年一半的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，他曾是理論物理學(xué)家霍金的師兄與合作者。
對(duì)于彭羅斯獲獎(jiǎng)，陳學(xué)雷直言“非常高興”看到理論方面的研究受到諾獎(jiǎng)委員會(huì)的重視。“我們知道諾獎(jiǎng)早期對(duì)于理論研究有些保守，更傾向把獎(jiǎng)?lì)C給實(shí)驗(yàn)性、發(fā)現(xiàn)性的成果。但是，這幾年（獲諾獎(jiǎng)的）引力波研究的Kip Thorne主要是做理論方面的工作，去年獲獎(jiǎng)的James Peebles也是做理論的，今年的彭羅斯也是做理論工作的。所以這說(shuō)明諾獎(jiǎng)委員會(huì)現(xiàn)在也更加認(rèn)識(shí)到，理論工作不能一下子顯示它對(duì)還是錯(cuò)，但是影響長(zhǎng)遠(yuǎn)重大?！?/span>
黑洞受到了諾獎(jiǎng)委員會(huì)的正式承認(rèn)
復(fù)旦大學(xué)物理學(xué)系教授施郁在接受《賽先生》采訪時(shí)表示，這次頒獎(jiǎng)標(biāo)志著黑洞受到了諾獎(jiǎng)委員會(huì)的正式承認(rèn)。“對(duì)于研究黑洞的來(lái)說(shuō)，這是一個(gè)好事了，因?yàn)楹诙匆郧斑€沒(méi)有給過(guò)諾獎(jiǎng)，雖然引力波跟黑洞相關(guān)，畢竟主要是探測(cè)到引力波，這一次是第一次給黑洞，而且明確的一半給理論，一半給實(shí)驗(yàn)?！?/span>
不過(guò)他也表示對(duì)彭羅斯獲獎(jiǎng)比較意外?！拔矣X(jué)得他的工作本身還是跟物理現(xiàn)象的聯(lián)系比較間接。愛(ài)因斯坦當(dāng)初因?yàn)閺V義相對(duì)論都受到那么多刁難，不給他獎(jiǎng)，現(xiàn)在世道不一樣了。（諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)）傳統(tǒng)來(lái)說(shuō)它要有明確的實(shí)驗(yàn)或者解釋一個(gè)明確的實(shí)驗(yàn)?！?/span>
那么，黑洞的發(fā)現(xiàn)在科學(xué)上有何意義？
國(guó)家天文臺(tái)研究員陸由俊表示，“黑洞是廣義相對(duì)論的這個(gè)精確預(yù)言，證明了黑洞的存在實(shí)際上也就是證實(shí)了廣義相對(duì)論?！边@對(duì)理解我們的宇宙，理解我們的時(shí)空非常重要，也同時(shí)表明人類(lèi)對(duì)宇宙的形成演化的理解也是正確的。
據(jù)他介紹，根策爾（Reinhard Genzel）、季姿（Andrea Ghez）的研究 “是到目前為止，所能知道的天文學(xué)給出黑洞存在最精準(zhǔn)的觀測(cè)和最確切的證據(jù)”，兩人花了三十多年的時(shí)間通過(guò)對(duì)銀河中心黑洞附近的恒星運(yùn)動(dòng)長(zhǎng)期檢測(cè)，得到了它們的完整軌道，發(fā)現(xiàn)銀河中心是一顆400萬(wàn)個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量的黑洞。
在采訪中，陸由俊表示對(duì)彭羅斯獲獎(jiǎng)感到意外，“彭羅斯從廣義相對(duì)論的數(shù)學(xué)理論角度出發(fā)證明了黑洞解的穩(wěn)定存在。不過(guò)最早預(yù)言黑洞存在的工作另有其人，比如奧本海默等等，但他們已經(jīng)過(guò)世了?！?/span>
如果霍金在世，他能得諾獎(jiǎng)嗎？
國(guó)家天文臺(tái)研究員、國(guó)家天文臺(tái)恒星級(jí)黑洞研究創(chuàng)新小組負(fù)責(zé)人茍利軍表示，此次的獲獎(jiǎng)?wù)?，尤其是根策?/span>（Reinhard Genzel），12年前已獲得“東方諾貝爾獎(jiǎng)”邵逸夫天文獎(jiǎng)（2008年），其成就已被媒體和大眾承認(rèn)。他們的成就，一是60年代的時(shí)候從理論角度證明黑洞可能存在，二是80年代開(kāi)始繼續(xù)通過(guò)精確測(cè)量方式證明黑洞存在。根策爾和季姿所做的工作類(lèi)似，都是精確測(cè)量恒星的軌道，探測(cè)黑洞質(zhì)量。兩個(gè)團(tuán)隊(duì)用不同的望遠(yuǎn)鏡，歐洲的VLT望遠(yuǎn)鏡和美國(guó)的Keck望遠(yuǎn)鏡，獲得了相似的結(jié)果。
對(duì)于曾與彭羅斯一起做過(guò)研究的霍金，茍利軍表示，霍金1966年博士畢業(yè)的時(shí)候，彭羅斯是他的論文答辯委員會(huì)的委員，彭羅斯可以說(shuō)是霍金的老師。如果他在世，“也是有可能獲獎(jiǎng)的”，但是諾獎(jiǎng)也是一個(gè)“比健康”的獎(jiǎng)，身體首先要好。
古斯塔夫松評(píng)論霍金是一位“非常偉大的物理學(xué)家”?！叭绻€活著，我們很可能會(huì)討論到他。但也有區(qū)別。”他介紹說(shuō)，彭羅斯很早就開(kāi)始研究可能導(dǎo)致黑洞形成的理論，而霍金對(duì)廣義相對(duì)論的結(jié)果和所謂的真正的奇點(diǎn)，也就是理論上（引力）的無(wú)限大，更感興趣，而這是宇宙大爆炸理論的一部分。
“但是今天頒發(fā)的獎(jiǎng)并不是給宇宙大爆炸的發(fā)現(xiàn)，而是給黑洞。史蒂芬·霍金后來(lái)也對(duì)黑洞做了研究，并在黑洞的量子效應(yīng)方面開(kāi)展了非常有趣的研究。但是，他的理論目前還沒(méi)有被觀測(cè)所證實(shí)。所以，今年沒(méi)有將其作為獲獎(jiǎng)主題進(jìn)行討論。”古斯塔夫松解釋說(shuō)。作為瑞典皇家科學(xué)院院士，古斯塔夫松對(duì)決定最后的物理學(xué)獎(jiǎng)得主擁有投票權(quán)。
世界正在朝著性別更加平等發(fā)展
一直以來(lái)，諾貝爾獎(jiǎng)得主中，難覓女性身影。自諾貝爾獎(jiǎng)從1901年頒發(fā)以來(lái)，截至2019年，已有613人摘得諾貝爾科學(xué)獎(jiǎng)，但女性得主只有19人，只占同時(shí)期獲獎(jiǎng)總?cè)藬?shù)的3%，尤其是在物理學(xué)領(lǐng)域。2018年和2020年的物理諾獎(jiǎng)得主均有女性，這讓不少讀者評(píng)論說(shuō)諾貝爾獎(jiǎng)也在努力追趕時(shí)代的步伐。
古斯塔夫松評(píng)論說(shuō)，今天的年輕科學(xué)家中有非常多的女性，包括他自己所在的物理與天文系，“女性幾乎和男性一樣多，其中一些女性科學(xué)家還極其優(yōu)秀”。
他指出，性別平等的問(wèn)題也與權(quán)力有關(guān)，因此也需要在某種程度上改變權(quán)力的分配。
季姿的獲獎(jiǎng)激勵(lì)了許多人，尤其是年輕女性?！拔抑兰咀嗽诤芊e極地推動(dòng)面向年輕科學(xué)家的教學(xué)工作。積極教育培養(yǎng)年輕科學(xué)家是一項(xiàng)重要的工作，女性在其中的參與尤為重要，因?yàn)樗齻兛梢怨奈杵渌砸矃⑴c到這項(xiàng)事業(yè)中去。”古斯塔夫松說(shuō)。
他同時(shí)認(rèn)為，改變習(xí)慣需要時(shí)間?，F(xiàn)在，改變正在發(fā)生，“我對(duì)此非常樂(lè)觀”。
“世界正在朝著性別更加平等的方向迅速發(fā)展。我希望，而且我認(rèn)為這是有充分證據(jù)的，未來(lái)幾十年，我們會(huì)有和男性一樣多的女性贏得物理學(xué)獎(jiǎng)?！惫潘顾蛩烧f(shuō)道。
感謝北京大學(xué)吳學(xué)兵老師對(duì)翻譯提供的幫助。
