【諾貝爾物理學獎】解構黑洞主宰銀河系 3名科學家獲獎

撰文:歐敬洛
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繼諾貝爾生理學或醫學獎後,物理學獎在10月6日揭曉。2020年諾貝爾物理學獎由彭羅斯(Roger Penrose)、根策爾(Reinhard Genzel)及吉茲(Andrea Ghez)獲得,以表揚他們在宇宙研究黑洞的成就。

圖為10月6日,諾貝爾物理學獎發表。分別由(螢幕左至右)彭羅斯(Roger Penrose)、根策爾(Reinhard Genzel)及吉茲(Andrea Ghez)獲得。(AP)

2020年諾貝爾物理學獎,分別由英國89歲物理學家彭羅斯、德國68歲物理學家根策爾、及美國55歲天文學家吉茲獲得。他們的成就是成功解構黑洞的特性,並成功解釋黑洞正控制銀河系中心恆星的軌道,建構今天人類已知的宇宙世界。

「奇異點」打破一切物理法則

著名物理學家愛因斯坦(Albert Einstein),憑着廣義相對論解釋了重力可以影響光的運動,提出了可能存在「極大重力無光可逃脫」的物體,不過他本人並未相信這個「黑洞」的存在。

1965年,愛因斯坦逝世後的十年,彭羅斯巧秒地運用數學的方法,證明黑洞的存在,同時提出黑洞的可能結構。彭羅斯指出,在黑洞的正中心隱藏着一個「奇異點」,一切物理法則在奇異點中都會被打破,同時提出「宇宙審查假說」(Cosmic censorship hypothesis),以數學方式解釋黑洞的結構。

這個奇異點與假說,被視為是研究黑洞的重大貢獻之一。

藝術家筆下,黑洞的模樣。在銀河系的中心,正存在着這個巨大黑洞。(Getty)

巨大黑洞就在銀河系中心

說明黑洞可能存在,那麼黑洞會在哪裏?根策爾與吉茲透過以新方法,成功觀察就在銀河系的中心,存在着一個巨大黑洞。

兩人自1990年以來,一直專注研究名為人馬座A*的區域。這個區域自1970年代已被發現,作為最接近銀行系中心的位置,吸引了很多科學家的研究。根策爾與吉茲分別領導的兩個團隊,均認為在那區域,似乎存在着一個「非常重且看不見」的東西,扭曲着附近的星團。

兩人期後開創新的方法,建造儀器和使用新技術,經過十數年的觀察,成功發現巨型黑洞的存在。而兩人提出的理論,成功解釋了這個數百萬倍太陽質量的黑洞,正主宰着銀河系,一眾恆星的移動軌跡。

儘管至今無人能親眼確認黑洞的存在,人馬座A*的黑洞亦只是假設,但它的存在是目前最合理的解釋,人馬座A*自始成為人類研究黑洞的最佳目標。

回顧2019年得獎

2019年的諾貝爾物理學獎得主,分別由加裔美國物理學家皮布爾斯(James Peebles),瑞士天文學家馬約爾(Michel Mayor)及奎洛茲(Didier Queloz)共享殊榮,以表揚他們在探索宇宙及地球演化的成就。

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