名校系列:没有被验证的“黑洞现象”

名校系列:没有被验证的“黑洞现象”

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你好,这里是百利留学声,我是为你带来100位诺奖得主传奇故事的Yoyo老师。

今天继续为你介绍2020年诺贝尔物理学奖得主罗杰·彭罗斯的故事。以往物理诺奖通常授予能直接解决实验问题或预言实验现象的理论,但彭罗斯的获奖是诺奖历史上第一次授予没有直接实验或观测验证的理论发现。

从1915年广义相对论横空出世,到德国天文学家卡尔·史瓦西计算得到了爱因斯坦场方程的一个真空解,到奥本海默等人证明事件视界的可能存在,到彭罗斯与霍金证明了奇点的可能存在,到天鹅座X-1的发现,到塞弗特对星系的分类和施密特对3C 273不同寻常的性质的注意,到后来的天文学家对这类物理机制的洞察,到根策尔和盖兹发现银河系内的超大质量黑洞,一直到EHT团队取得首张超大质量黑洞的成像图片,我们在一步一步中推进着人类对于黑洞这一宇宙中最奇特的天体的认知,并且不断地提出新的问题与挑战。



本次诺奖也可算是首次颁发给数学物理或者理论物理中与实验联系不具体、不直接的方面。它体现了一种智慧。对于可以直接实验验证的理论,要等待验证;而对于无法直接验证的重大理论结果,只需要基础稳固,理论上以及间接相关的实验上,都显示它经受住了时间的考验。



理论物理当然不能脱离实验。但是另一方面,对于某些极端问题,特别是终极性问题,由已经经过实验检验和时间考验的理论严格推论出结果,即使无法直接实验验证,也是正确的科学结论,特别是黑洞奇点这种具有定义性的结论。

从这次诺奖的颁发,我们可以看到,物理诺奖的新时代开始了。除了对于数学物理或基础理论的态度更友好,各领域的获奖机会分布也在改变。在一定时期内,基于加速器的粒子物理实验以及相关理论的成果变少,天体物理成果变多,也会改变两者的诺奖比例。

彭罗斯的工作属于与天体物理相关的引力理论,类似的领域,还有与凝聚态物理相关的统计物理,与粒子物理相关的量子场论,等等。从天文学领域来看,还有很多值得获奖的人物,比如利用X射线望远镜数据绘制首份宇宙全天空图像的俄罗斯科学家拉希德·苏尼亚耶夫教授。

回望人类探索宇宙的漫长岁月,对遥远宇宙的好奇和满足生产生活需要是驱动人类不断了解宇宙的基本动因。对古代人来说,掌握日月星辰变化的规律,可以为日常生活、农业生产、典礼祭祀等提供帮助。从科学史来看,几代学者接续完成一场天文学革命,深刻地影响了人类太空探索的进程。

我们并不知道关于认识与理解宇宙的道路什么时候,甚至有没有可能走向终点。但对一代又一代科学家而言,这些关于宇宙的问题永远吸引着他们去探索,这已经足够重要了。

好的,以上就是今天节目的全部内容。明天的留学声我会继续为你介绍彭罗斯教授求学和工作的牛津大学。感谢你的聆听,我们明天见!

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