2020年物理諾獎精彩點評：理論研究受重視，黑洞獲承認，第四位女性物理諾獎得主產(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論的準確預(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)銀河系中心有一個超大質(zhì)量的致密物體?！?/span>
對這一結(jié)果，多位物理學(xué)家連稱意外，畢竟2019年諾貝爾物理學(xué)獎頒發(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)獎頒發(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領(lǐng)域輪流獲獎的跡象。為何諾貝爾物理學(xué)獎會連續(xù)頒發(fā)給天體物理學(xué)領(lǐng)域？
另外，公眾很關(guān)心的一個問題是：如果英國物理學(xué)家史蒂芬·霍金也在世，是否也應(yīng)獲得此次諾獎？
《知識分子》邀請物理學(xué)家們對以上問題做出評論，并分享了自己的觀點。
撰文 | 戴威 湯佩蘭 王一葦 陳曉雪
責(zé)編 | 陳曉雪
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諾貝爾物理學(xué)獎為何青睞天體物理？
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)三獲諾獎青睞。
在國家天文臺研究員、宇宙暗物質(zhì)與暗能量研究團組首席科學(xué)家陳學(xué)雷看來，這幾年諾獎“可能更重視科學(xué)價值和科學(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）則認為，諾貝爾獎本身就更傾心于最有意思的發(fā)現(xiàn)和發(fā)明，無意于考慮選某個特定的主題或每年都會換個主題。
“據(jù)我們所知，我們臨近沒有任何黑洞，但是黑洞又表現(xiàn)出非常奇特的行為，從某種意義上來說，它們與正常的物質(zhì)非常不同。所以，對于我和我的同事們來說，今年的獎項與去年的獎項完全不是一回事。”古斯塔夫松說。
在古斯塔夫松看來，這恰恰說明了在過去50多年中，天文學(xué)一直是物理學(xué)領(lǐng)域非?；钴S和成功的一個分支，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，陳學(xué)雷與古斯塔夫松不謀而合。他表示，這說明天文學(xué)或者天體物理領(lǐng)域有很多重要成果不斷涌現(xiàn)出來。其實今年這兩位做觀測的獲獎?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，說明這個領(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鏡觀測黑洞輻射。
現(xiàn)年89歲的獲獎?wù)吲砹_斯是一位數(shù)學(xué)物理學(xué)家，因“發(fā)現(xiàn)黑洞的形成是對廣義相對論的有力預(yù)測”而獲得2020年一半的諾貝爾物理學(xué)獎，他曾是理論物理學(xué)家霍金的師兄與合作者。
對于彭羅斯獲獎，陳學(xué)雷直言“非常高興”看到理論方面的研究受到諾獎委員會的重視。“我們知道諾獎早期對于理論研究有些保守，更傾向把獎頒給實驗性、發(fā)現(xiàn)性的成果。但是，這幾年（獲諾獎的）引力波研究的Kip Thorne主要是做理論方面的工作，去年獲獎的James Peebles也是做理論的，今年的彭羅斯也是做理論工作的。所以這說明諾獎委員會現(xiàn)在也更加認識到，理論工作不能一下子顯示它對還是錯，但是影響長遠重大。”
黑洞受到了諾獎委員會的正式承認
復(fù)旦大學(xué)物理學(xué)系教授施郁在接受《賽先生》采訪時表示，這次頒獎標志著黑洞受到了諾獎委員會的正式承認。“對于研究黑洞的來說，這是一個好事了，因為黑洞以前還沒有給過諾獎，雖然引力波跟黑洞相關(guān)，畢竟主要是探測到引力波，這一次是第一次給黑洞，而且明確的一半給理論，一半給實驗。”
不過他也表示對彭羅斯獲獎比較意外。“我覺得他的工作本身還是跟物理現(xiàn)象的聯(lián)系比較間接。愛因斯坦當初因為廣義相對論都受到那么多刁難，不給他獎，現(xiàn)在世道不一樣了。（諾貝爾物理學(xué)獎）傳統(tǒng)來說它要有明確的實驗或者解釋一個明確的實驗?！?/span>
那么，黑洞的發(fā)現(xiàn)在科學(xué)上有何意義？
國家天文臺研究員陸由俊表示，“黑洞是廣義相對論的這個精確預(yù)言，證明了黑洞的存在實際上也就是證實了廣義相對論?！边@對理解我們的宇宙，理解我們的時空非常重要，也同時表明人類對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的觀測和最確切的證據(jù)”，兩人花了三十多年的時間通過對銀河中心黑洞附近的恒星運動長期檢測，得到了它們的完整軌道，發(fā)現(xiàn)銀河中心是一顆400萬個太陽質(zhì)量的黑洞。
在采訪中，陸由俊表示對彭羅斯獲獎感到意外，“彭羅斯從廣義相對論的數(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)過世了。”
如果霍金在世，他能得諾獎嗎？
國家天文臺研究員、國家天文臺恒星級黑洞研究創(chuàng)新小組負責(zé)人茍利軍表示，此次的獲獎?wù)?，尤其是根策?/span>（Reinhard Genzel），12年前已獲得“東方諾貝爾獎”邵逸夫天文獎（2008年），其成就已被媒體和大眾承認。他們的成就，一是60年代的時候從理論角度證明黑洞可能存在，二是80年代開始繼續(xù)通過精確測量方式證明黑洞存在。根策爾和季姿所做的工作類似，都是精確測量恒星的軌道，探測黑洞質(zhì)量。兩個團隊用不同的望遠鏡，歐洲的VLT望遠鏡和美國的Keck望遠鏡，獲得了相似的結(jié)果。
對于曾與彭羅斯一起做過研究的霍金，茍利軍表示，霍金1966年博士畢業(yè)的時候，彭羅斯是他的論文答辯委員會的委員，彭羅斯可以說是霍金的老師。如果他在世，“也是有可能獲獎的”，但是諾獎也是一個“比健康”的獎，身體首先要好。
古斯塔夫松評論霍金是一位“非常偉大的物理學(xué)家”。“如果他還活著，我們很可能會討論到他。但也有區(qū)別?！彼榻B說，彭羅斯很早就開始研究可能導(dǎo)致黑洞形成的理論，而霍金對廣義相對論的結(jié)果和所謂的真正的奇點，也就是理論上（引力）的無限大，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·霍金后來也對黑洞做了研究，并在黑洞的量子效應(yīng)方面開展了非常有趣的研究。但是，他的理論目前還沒有被觀測所證實。所以，今年沒有將其作為獲獎主題進行討論?！惫潘顾蛩山忉屨f。作為瑞典皇家科學(xué)院院士，古斯塔夫松對決定最后的物理學(xué)獎得主擁有投票權(quán)。
世界正在朝著性別更加平等發(fā)展
一直以來，諾貝爾獎得主中，難覓女性身影。自諾貝爾獎從1901年頒發(fā)以來，截至2019年，已有613人摘得諾貝爾科學(xué)獎，但女性得主只有19人，只占同時期獲獎總?cè)藬?shù)的3%，尤其是在物理學(xué)領(lǐng)域。2018年和2020年的物理諾獎得主均有女性，這讓不少讀者評論說諾貝爾獎也在努力追趕時代的步伐。
古斯塔夫松評論說，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。
季姿的獲獎激勵了許多人，尤其是年輕女性?！拔抑兰咀嗽诤芊e極地推動面向年輕科學(xué)家的教學(xué)工作。積極教育培養(yǎng)年輕科學(xué)家是一項重要的工作，女性在其中的參與尤為重要，因為她們可以鼓舞其他女性也參與到這項事業(yè)中去?！惫潘顾蛩烧f。
他同時認為，改變習(xí)慣需要時間?，F(xiàn)在，改變正在發(fā)生，“我對此非常樂觀”。
“世界正在朝著性別更加平等的方向迅速發(fā)展。我希望，而且我認為這是有充分證據(jù)的，未來幾十年，我們會有和男性一樣多的女性贏得物理學(xué)獎。”古斯塔夫松說道。
感謝北京大學(xué)吳學(xué)兵老師對翻譯提供的幫助。
