图片来源/诺贝尔奖官网
北京时间今天18时许，在大家焦急等待了十多分钟后，诺奖委员会宣布，将2020年诺贝尔物理学奖的一半授予罗杰·彭罗斯，“以表彰他发现黑洞的形成是广义相对论的有力预言”。另一半则联合授予莱因哈德·根泽尔和安德里亚·格兹，“以表彰他发现银河系中心有一个超大质量的致密物体。”罗杰·彭罗斯将享有一半奖金，莱因哈德·根泽尔和安德烈亚·季姿将分享另一半奖金。
“近几年，黑洞的研究不仅是热门，也取得了越来越多新的发现，这些新发现也在不断填补原先的空白，包括超大质量黑洞的发现、中等质量黑洞的现身、黑洞‘照片’等等。”上海天文馆建设指挥部展示教育主管施韡介绍，“黑洞是自然未解之谜的代表，黑洞话题频频登上热搜，也是天体物理蓬勃发展的象征。”
在施韡看来，罗杰·彭罗斯在黑洞理论上取得了重要的突破。“彭罗斯是一位数学家、物理学家，或许称不上典型的天文学家，但他用数学的方法从爱因斯坦广义相对论得到了黑洞存在性的结论。”施韡说，“广义相对论是由基本理论思想建立起的一套理论架构，遵循相对论的思想和引力场方程，能够得许多推论，也就是所谓的预言。比如史瓦西得到了黑洞的一个解，告诉世人宇宙中可能存在这种诡异的天体，却没说它从何而来，而彭罗斯则计算出黑洞是如何形成的，证明了它是广义相对论的必然结果之一，并且，所有物质包括光都会指向一个中心，即奇点。这就是彭罗斯最大的贡献。”
事实上，对于黑洞，彭罗斯还作出了很多贡献。1969年，为了修补某些特殊黑洞存在破坏时空因果性的“裸奇点”问题，彭罗斯大胆提出了“宇宙监督假想”，他预言必定有某种物理定律，来防止“裸奇点”的出现。霍金曾是彭罗斯的研究伙伴，对此表示强烈支持，还幽默地说“上帝憎恶裸奇点”。他们二人获得1988年沃尔夫物理学奖，也是因为共同研究并提出的彭罗斯-霍金奇点理论。
“彭罗斯的获奖说明诺奖对理论性强的工作态度更友好了。彭罗斯是杰出的理论家，但是这个与诺奖传统风格不一致，更适合突破奖。彭罗斯是证明了一个定理，不是一个具体的问题，按照诺奖传统，很难得诺奖。”复旦大学物理学系施郁教授评价。
据悉，彭罗斯也是娱乐数学家与具争议性的哲学家。罗杰·彭罗斯是科学家理昂内·彭罗斯与玛格丽特·雷瑟斯的儿子，为数学家奥利佛·彭罗斯与国际象棋大师强纳森·彭罗斯的兄弟。
中国科学院上海天文台副研究员左文文说，在类星体被发现之前，大家对广义相对论都是持怀疑的态度，但彭罗斯坚持了下来。“在大家不太关注的领域，当你有认真考虑，或许你就能获得成功。”
“另外两位诺奖得主利用夏威夷的凯克望远镜直接观测银河中心黑洞，在技术上获得了巨大的创新与突破。”施韡说，“两人跨出了非常重要的一步，之后人们花费20多年利用各种望远镜去观测、发现银心附近恒星运动轨迹，确认了超大质量黑洞的存在。”记者了解到，莱因哈德·根泽尔和安德里亚·格兹各自领导着一个天文学家小组，从上世纪90年代早期开始，他们的研究重点是银河系中心一个叫做人马座A* 的区域。在他们的努力下，最靠近银河系中心的最亮恒星的轨道已经以越来越高的精度被绘制出来。可以说，这些成绩都是在两位‘先驱’的引领下做出的。
左文文说，两支团队最开始也是不畏困难，在设备技术和观测手段上都想方设法，提高观测精度，年复一年、历时20多年跟踪观测目标。“值得关注的是，今年的诺贝尔物理学奖中又出现了一位女性获得者，这也是第四位女性物理诺奖得主。”
有意思的是，继去年之后，天体物理又成为物理奖的赢家，超出了许多人预测。复旦大学教授施郁介绍，物理学涵盖了四大领域：宇宙天体物理学、粒子物理学、原子分子及光物理学和凝聚态物理学。由于去年，物理奖颁发给了“发现了一颗围绕太阳型恒星运行的外行星”的科学家，因此，此前普遍预计，粒子物理和凝聚态物理领域的科研工作者有望获奖。然而，结果大出意料。“或许这是因为天体物理的不少研究和发现，需要经历较长时期，现在恰好到了出成果的时候，”施韡说，“从另一角度看，可能也反映出基础物理要取得重大突破还面临着一些困难。”
北京大学天文系教授、博士生导师吴学兵推测，诺贝尔奖委员会垂青黑洞领域，可能与去年黑洞照片公布有一定关系，因为照片验证了广义相对论预言中黑洞和事件视界的存在。而根据广义相对论推出黑洞的存在，彭罗斯起了很大作用。
“人类对宇宙还知之甚少，诺贝尔奖得主也不例外。”2006年诺贝尔物理学奖得主、天文物理学家和宇宙学家乔治·斯穆特三世说。2019年5月21日，激光干涉引力波天文台（LIGO）和它的欧洲同行室女座干涉仪（Virgo）探测到了一个信号。今年9月，研究人员正式宣布此次的发现“GW190521”是迄今为止探测到一对黑洞之间最响亮、最巨大、最激烈的碰撞。合并而成的黑洞则是一个“中等质量黑洞”。在斯穆特看来，黑洞在未来五到十年都会是热门研究领域。“当我们有新的发现或者创造的时候，我们往往并不真正理解它到底意味着什么；但是我们都知道它一定非常重要。”
值得一提的是，2019年诺贝尔物理学奖得主迪迪埃·奎洛兹在今年9月就“神预言”女科学家、黑洞研究可以获得诺奖。
(记者 郜阳 张炯强)