2020年诺贝尔物理学奖授予发现黑洞的3位科学家

时间：2024-10-17

北京时间10月6日下午6时许，2020年诺贝尔物理学奖揭晓。Roger Penrose、Reinhard Genzel、Andrea Ghez获奖。英国科学家Roger Penrose“由于发现黑洞的形成是广义相对论的一个有力预测”而被授予了诺贝尔物理学奖。德国科学家和美国科学家Reinhard Genzel、Andrea Ghez因“在银河系中心发现了一个**大质量的致密物体”而被授予诺贝尔物理学奖。



Roger Penrose将享有一半奖金，Reinhard Genzel和Andrea Ghez将分享另一半奖金。

今年，每项诺贝尔奖奖金额为1000万瑞典克朗（约合人民币760万元），比2019年增加100万瑞典克朗。

来源：中国科学报

延伸阅读《苟利军：黑洞研究的历史》

黑洞本身是一个引力非常强的天体，要追溯黑洞的历史，要追溯到人们对万有引力的认识。

万有引力的发现可以追溯到17世纪，牛顿坐在苹果树下面看到苹果掉下来，激发了灵感。他不仅仅意识到这种现象，而且写下了公式，那就是有关于引力的万有引力公式。在此基础之上，牛顿得到了人们所熟知的逃逸速度公式。

在此之后，更多科学家根据牛顿的理论作了进一步的应用和推广。在18世纪的法国，数学家拉普拉斯想象在宇宙当中有可能会存在着一种天体，它非常致密，以至于从它自身发出的光都不能够从它周围逃脱出来。现在看来这天体就是较朴素的对于黑洞的一种想法。

到了19世纪，更多科学家的观测对于牛顿的理论提出了一些挑战。到20世纪初的时候，物理学家爱因斯坦首先提出了狭义相对论，在十年之后又提出了广义相对论，对引力提出了颠覆性的认识，比如认为引力场其实并不是由质量引起的，而是时空被质量、有质量物体弯曲以后的效应。

在爱因斯坦1915年提出广义相对论之后的几个月，德籍物理学家史瓦西得到了精确的爱因斯坦场方程解，这就是“没有转动黑洞的史瓦西解”。在史瓦西1916年得到这个解之后的几十年间，黑洞研究的进展其实非常缓慢。

在20世纪30年代末，美国的原子弹之父奥文海默和他的学生得到了一种学说：恒星在死亡塌缩的时候有可能塌缩成一个致密的奇点，并且推导出了这个质量的下限，3.2个太阳质量左右。

当时间进入20世纪60年代的时候，黑洞的研究迎来了两项突破性进展：1963年新西兰的数学家罗伊·克尔通过数学求解的方式**次精确得到了爱因斯坦场方程的带有旋转黑洞的精确解。1964年，用观测方法发现了**颗恒星级的黑洞。正是理论和观测同时的突破，使得黑洞研究领域迎来了它的黄金时代，在接下来的二三十年，一大批天文学家、物理学家投身于这个领域。现在人们所知道的有关于黑洞知识基本上都是在这段时间内得到的。

在这一时期，有一位非常**的相对论物理大师——普林斯顿大学的教授约翰·惠勒，他不仅学术研究非常出色，而且在科学传播方面也做了非常多的工作。黑洞这个名字经过他的推广，才得以被众人所知。另外，虫洞这个名词也是他提出的。

在惠勒之后，霍金进一步发现了所谓的霍金辐射，改变了之前经典广义相对论对于黑洞的认识。

到目前为止，科学家已经发现了非常多的黑洞，通过质量可以把它们分解为三大类：

一类是恒星量级的黑洞，也就是说它的质量可以从3倍太阳质量到100个太阳质量之间。

第二类称之为**大质量的黑洞，它的质量起点是几十万倍的太阳质量，或者上百万倍的太阳质量，一直到几十亿倍甚至于上百亿倍的太阳质量。介于其中的这一类黑洞，称之为中等质量的黑洞。但是对于中等质量的黑洞，现在观测的直接证据非常少，但是理论研究证明，它们应该是存在的，所以寻找中等质量的黑洞也是目前研究的一个热门课题。

对于黑洞，它可以说是宇宙当中较为神奇，也是较为简单的一类天体。对于黑洞，只需要3个物理量就可以描述它，一个是它的质量，一个是它的转动，另外一个就是它的电荷。

在宇宙当中，气体几乎都是以等离子体状态存在，会存在非常多的自由电荷。如果一个黑洞带电，那很*吸附周围的带电粒子而达到电力平衡。所以较终只剩下两个物理量，一个质量，一个转动，这个时候，就可以通过所谓的克尔度规来完整描述天体物理学当中的黑洞，科学家主要的任务就是测量黑洞的这两个基本量。

在银河系中，按照理论，还应该存在着上亿个恒星量级的黑洞。但遗憾的是人类到目前为止仅仅探测到了几十个，而且只有不到20个恒星量级的黑洞有非常精确的质量测量，其他将近上亿个的黑洞，现在并没有探测到。（作者苟利军，系中科院国家天文台研究员）

词条
词条说明
金属3D打印制造技术的6大应用场景
谈到增材制造技术（俗称3D打印技术），估计很多人并不陌生，但是说到增材制造技术的应用，可能大部分人还只停在以下两个阶段： 1) 原型制造，即通过树脂、塑料等非金属材料打印的概念原型与功能原型。其中概念原型用于展示产品设计的整体概念、立体形态和布局安排，功能原型则用于优化产品的设计，促进新产品的开发，如检查产品的结构设计、模拟装配、装配干涉检验等。 2) 间接制造，即通过3D打印技术完成工、模具制造
橡胶金属粘接不良原因及解决方法
橡胶-金属粘接原理橡胶与金属的粘接是橡胶制品生产的一个重要环节，橡胶与金属的粘接原理普遍认为在低模量的橡胶与高模量的金属之间，胶粘剂成为模量梯度，以减少粘接件受力时的应力集中。胶粘剂分子一端为极性基团与金属亲和物理性吸附存在，另一端为非极性基团与橡胶亲和以共价键形式存在，因此常用双涂型胶浆的底涂或单涂型胶粘剂与金属表面之间主要通过吸附作用实现粘接。底涂型和面涂型胶粘剂之间，以及胶粘剂与橡胶之间
光电子元器件都需要做哪些可靠性测试？
光电子元器件物理特性测试项目： 1、内部水汽：确定在金属或陶瓷封装的光电子器件内部气体中水汽含量。 2、密封性：确定具有内空腔的光电子器件封装的气密性。 3、ESD阔值：确定光电子器件受静电放电作用所造成损伤和退化的灵敏度和敏感性。 4、可燃性：确定光电子器件所使用材料的可燃性。 5、剪切力：确定光电子器件的芯片和无源器件安装在管座或其他基片上使用材料和工艺的完整性。 6、可焊性：确定需要焊接的光
如何提高系统的EMC、EMI性能
在研制带处理器的电子产品时，如何提高抗干扰能力和电磁兼容性？ 1、下面的一些系统要特别注意抗电磁干扰： (1)微控制器时钟频率特别高，总线周期特别快的系统。 (2)系统含有大功率，大电流驱动电路，如产生火花的继电器，大电流开关等。 (3)含微弱模拟信号电路以及高精度A/D变换电路的系统。 2、为增加系统的抗电磁干扰能力采取如下措施： (1)选用频率低的微控制器选用外时钟频率低的微控制器可以有效降