2020諾貝爾物理學獎》揭開黑洞的宇宙奧秘！英、德、美3位天文學家共同摘下桂冠

今年諾貝爾獎物理學獎得主在台灣時間6日下午6時揭曉，由英國數學物理學家潘洛斯、德國天文學家根策爾及美國女性天文學家吉茲摘下桂冠，3人因發現「宇宙最奇特的現象之一：黑洞」而獲殊榮，共同奪得1千萬瑞典克朗（新台幣3370萬元）獎金，其中吉茲是史上第四位獲得諾貝爾物理學獎的女性。

1千萬瑞典克朗的一半將給予潘洛斯（Roger Penrose），其獲獎原因為「發現黑洞的形成是對廣義相對論的有力預測」，根策爾（Reinhard Genzel）與吉茲（Andrea Ghez）將共享剩下的一半獎金，他們獲獎的原因是「發現銀河系中心的超大緻密天體」，而目前關於該緻密天體的唯一解釋即為「超大質量黑洞」。

他們的傑出研究成果為世人於2019年見到「史上第一張黑洞照片」奠定基礎。諾貝爾物理學委員會主席哈維蘭德（David Haviland）表示：「今年得獎者的發現，在超大緻密天體的研究領域上開創新的局面，但是這些奇異的天體仍留有許多問題，包含它們的內部結構為何，還有如何在緊鄰黑洞的極端條件下檢驗我們的引力理論等等，都留待未來研究的解答。」

2020年諾貝爾物理學獎得主公布，英、德、美3位天文學家共同摘下桂冠。（美聯社）

廣義相對論證明黑洞的存在

潘洛斯1931年生於英國科爾切斯特（Colchester），1957年以論文《代數幾何學中的張量方法》（Tensor methods in algebraic geometry）獲得劍橋大學（University of Cambridge）博士學位，目前是牛津大學教授。現年89歲的他在廣義相對論與天文學領域的貢獻甚多，他所發明的數學公式與理論，拓展了愛因斯坦（Albert Einstein）「廣義相對論」（general theory of relativity）所推導的結論，證明「廣義相對論」可以推測出黑洞的存在。

愛因斯坦本人並不認為黑洞確實存在。1965年1月，潘洛斯在愛因斯坦去世10年後，證明黑洞確實可以從巨大星體死去時發生的重力塌縮現象中形成，他還詳細描述了所謂「黑洞」的性質，認為在黑洞的核心之處藏有「奇點」（singularity），在那裡，所有已知的自然規律都停止。他的開創性理論是自愛因斯坦以來，對廣義相對論最重要的貢獻。

在1965至1970年期間，潘洛斯更與量子力學大師霍金（Stephen Hawking）合作開發關於黑洞的存在和性質的理論。霍金於2018年去世，他一生從未因對於廣義相對論的貢獻而獲得諾貝爾獎，《華盛頓郵報》（Washington Post）推測，若他還活著，很有可能會與潘洛斯共享本屆諾貝爾物理學獎，令人遺憾的是，諾貝爾學院從不追授獎項。

2020年諾貝爾物理學獎得主根策爾（Reinhard Genzel）（Nobel.org@Twitter）

發現超大質量黑洞

根策爾1952年出生於德國巴特洪堡（Bad Homburg），1978年獲波恩大學 （University of Bonn），現為德國馬克斯普朗克地外物理研究所（Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics）所長。美國天文學家吉茲1965年生於紐約市，1992年獲加州理工學院（California Institute of Technology）博士學位，現為加州大學洛杉磯分校（UCLA）天文物理學教授。

2人自1990年代起各自帶領團隊，研究銀河系中心區域「人馬座A*」（Sagittarius A*），結果都發現有一個「超大緻密天體」正在拉扯星體，促使它們改變軌道並快速移動。

根策爾和吉茲兩組團隊使用當時世界上最大的電波望遠鏡，開發出觀測黑洞的方法，可以穿越巨大的星際氣體和塵埃雲清晰看見銀河系的中心，諾貝爾物理學委員會讚譽他們擴展了研究技術的極限，開發完善的新技術，製造出獨特的儀器，並致力於有關黑洞的長期研究。他們的開創性研究成果是迄今為止最令人信服的證據，表明銀河系中心的「人馬座A*」事實上是一個超大質量黑洞。

美國天文學家吉茲（Andrea Ghez，右），是諾貝爾物理學獎一百多年來第四位女性得主。（AP）

諾貝爾物理學獎知多少

自1901至2020年，諾貝爾物理學獎已頒發115次，獎項得主人數共215人。歷屆得主中，最年輕得主是1915年獲獎的布拉格（Lawrence Bragg），當時他才25歲，與父親一起獲獎；最年長得主則是2018年獲獎的艾許金，以96歲高齡摘下桂冠。另外，美國物理學家巴丁（John Bardeen）是唯一獲得諾貝爾物理獎2次的得主。

攤開歷年諾貝爾物理學獎得獎名單，所有得主中，僅有4位女性列名其中，分別是1903年獲獎的瑪麗亞．斯克沃多夫斯卡—居禮（Marie Skłodowska-Curie，通常稱為瑪麗‧居禮或居禮夫人），以及相隔50年、於1963年得獎的德裔美籍物理學家格佩特—梅耶（Maria Goeppert-Mayer）。

自此之後超過半世紀的時間，再沒有任何女性能獲得諾貝爾物理學獎的殊榮，直到2018年才由史崔克蘭（Donna Strickland）終結孤懸50年的紀錄，2年後美國女性天文學家吉茲成為第4位摘下物理桂冠的女性。

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