目錄2022年物理諾貝爾學獎 世界級物理學獎 物理獎項 2022年諾貝爾物理學家 諾獎物理2022
編譯/lulu
三位獲獎者因發現了鍵燃宇宙中最奇特的現象之一——黑洞——而分享了2020年的諾貝爾物理學獎。其中，羅杰·彭羅斯(Roger Penrose)因通過廣義相對論證明了黑洞的形成，獲得一半獎金。萊因哈德·根策爾（Reinhard Genzel）和安德里亞·蓋茲（Andrea Ghez）則因為發現銀河系中心的超高質量高密度物質共享另一半獎金。而對于這個超高質量高密度物質枝察，超大質量黑洞是目前已知的唯一解釋。
獲獎者之一的羅杰·彭羅斯(Roger Penrose)用巧妙的數學方法證明了黑洞是愛因斯坦廣義相對論的直接結果。雖然愛因斯坦本人并不相信黑洞真的存在，世上怎么會有這么奇怪的東西？不僅質量超大，還能捕獲一切進入其中的物質。任何東西，包括光在內，都無法從黑洞中逃逸。
1965年1月，在愛因斯坦去世10年之后，羅杰·彭羅斯證明了黑洞確實存在，并詳細描述了黑洞的特征：黑洞中隱藏一個“奇點”，在那里，所有已知的自然規律都不復存在。直到今天，彭羅斯的研究仍被認為是除愛因斯坦之外對廣義相對論最重要的貢獻。
而另外兩位獲獎者萊因哈德·根策爾（Reinhard Genzel）和安德里亞·蓋茲（Andrea Ghez）則分別帶領著各自的天文團隊，從20世紀90年代開始，一直專注于觀測研究銀河系中心的人馬座A*區域。隨著距離銀河系中心最近的恒星的軌道被越來越精確地測繪出來，兩個小組得出了一致的結論，有一個質量極大且看不見的物體，吸引著這些恒星，導致它們以令人眼花繚亂的速度飛快地跑來跑去。而這個物體的密度也不是一般的大，相當于在一個不大于太陽系的區域內，擠滿了400萬顆太陽。根據現有的引力理論，這個位于銀河系中心的奇怪物體只有可能是一個超大質量的黑洞。
利用世界上最大的望遠鏡，根策爾和蓋茲開發出一種可以透過星際氣體和塵埃觀測銀河系中心的方法。他們突破了技術的限制，改進了觀測方法，抵消了地球大氣層造成的干擾。他們的稿搭虛開創性工作為我們提供了銀河系中心有一個超大質量黑洞的最令人信服的證據。
恒星的軌道是迄今為止最令人信服的證據，證明超大質量黑洞就藏在人馬座A*區域。
英語 科技 類閱讀系列第7篇 — 2020年諾貝爾物理學獎頒給了“見證黑洞存在”的三位科學家
Category: Physics
Text: 654 words
2020 Physics Nobel goes for delving into black holes
2020年的諾貝爾物理學獎頒給了致力畝滲于研究黑洞的科學家們
The winners showed black holes could exist, and then helped demonstrate they actually
did.
獲獎者展示了黑洞可能存在，然后幫助證明他們確實存在。
Research that revealed the most mysterious objects in the cosmos — black holes. Now scientists that helped prove their existence have just won the highest honor in science, a Nobel Prize.
研究揭示了宇宙中最神秘的物體—黑洞。 現在，幫助證明它們存在的科學家剛剛獲得了科學界的最高榮譽，諾貝爾獎。
Black holes are massive objects. Their gravitational field is so strong that nothing can escape it, not even light. At their centers, black holes harbor a puzzling zone called a singularity. There, the laws of physics cease to make sense.
黑洞是巨大的物體。它們的引力場非常強大，任何東西都無法逃脫，甚至光也不行。 在它們的中心，黑洞有一個令人費解的區域，稱為奇點。在那里，物理定律不再有意義。
No question, these objects are strange. Three scientists who helped uncover details about black holes share this year’s Nobel Prize in physics. Roger Penrose works at the University of Oxford in England. Reinhard Genzel works in Garching, Germany at the Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics and at the University of California, Berkeley. Andrea Ghez is at the University of California, Los Angeles. The Royal Swedish Academy of Sciences announced their selection on October 6.
毫無疑問，這些物體很奇怪。幫助發現黑洞細節神銀的三位科學家分享了今年的諾貝爾物理學獎。Roger Penrose 在英國牛津大學工作。Reinhard Genzel在德國加興迅瞎脊在馬克斯普朗克外星物理研究所和加州大學伯克利分校工作。Andrea Ghez就讀于加州大學洛杉磯分校。瑞典皇家科學院于10月6日宣布了他們的選擇。
Black holes “really represent the breakdown of our physical understanding of the laws of physics,” says Ghez. Studying such exotic objects “pushes forward on our understanding of the physical world,” she noted in a phone call during the announcement.
Ghez說，黑洞“確實代表了我們對物理定律的物理理解的崩潰”。她在公告期間的電話中指出，研究這些奇異的物體“推動了我們對物理世界的理解”。
When black holes were first proposed, scientists were not sure that they existed. The idea for them arose out of Albert Einstein’s general theory of relativity. Penrose eventually performed mathematical calculations that showed black holes are physically possible. For his contribution, Penrose will receive half of the 10 million Swedish kronor prize (more than $1.1 million).
當黑洞首次被提出時，科學家們并不確定它們是否存在。 他們的想法源于阿爾伯特愛因斯坦的廣義相對論。 Penrose最終進行了數學計算，證明黑洞在物理上是可能的。 由于他的貢獻，Penrose將獲得 1000 萬瑞典克朗獎金（超過 110 萬美元）的一半。
The other half will be split between Genzel and Ghez for their work showing that one of these dark objects lurks at the center of our galaxy, the Milky Way.
另一半將在 Genzel 和 Ghez 之間分配，因為他們的工作表明這些黑暗物體之一潛伏在我們銀河系的中心。
“For many years, physicists questioned the very idea of a black hole,” said David Haviland. He chaired this year’s Nobel Committee for Physics. During an announcement of the prize, he noted that it “celebrates … the discovery of one of the most exotic objects in our universe.”
“多年來，物理學家質疑黑洞的想法，”大衛哈維蘭說。他是今年諾貝爾物理學委員會的主席。在宣布該獎項時，他指出它“慶祝……發現了我們宇宙中最奇特的物體之一。”
Penrose invented strategies to tackle the complexities of black holes. His work revealed that black holes were not just mathematical ideas suggested by Einstein’s theory. His math showed they could form in conditions likely to exist in the universe. In 1965, he published a landmark paper in Physical Review Letters. It described how matter could collapse to form a black hole. It also would have a singularity at its center.
Penrose發明了解決黑洞復雜性的策略。他的工作表明，黑洞不僅僅是愛因斯坦理論提出的數學思想。他的數學表明，它們可以在宇宙中可能存在的條件下形成。 1965年，他在《物理評論快報》上發表了具有里程碑意義的論文。它描述了物質如何坍縮形成黑洞。它的中心也會有一個奇點。
Some of Penrose’s insights came while walking in the woods, he said. “I would think about these questions as I was walking … thinking about what it would be like to be in this situation with all this material collapsing around you and what would happen.”
他說，Penrose的一些見解是在樹林里散步時得出的。 “我邊走邊想這些問題……想一想在這種情況下，所有這些材料都在你周圍坍塌，以及會發生什么。
Beginning in the 1990s, Ghez and Genzel each led teams that used telescopes to peer at the center of the Milky Way. They were measuring the orbits of stars that zip around the galaxy’s heart. Those stars move so fast, both teams found, that only an incredibly compact, massive object such as a giant black hole could explain their trajectories. That work, which has continued in the decades since, helped confirm the existence of black holes. They also helped confirm the predictions of general relativity.
從1990年代開始，Ghez和Genzel各自領導了使用望遠鏡觀察銀河系中心的團隊。 他們正在測量環繞銀河系心臟的恒星的軌道。 兩個團隊都發現，這些恒星移動得如此之快，以至于只有像巨大黑洞這樣非常緊湊的大質量物體才能解釋它們的軌跡。這項工作在此后的幾十年里一直在繼續，幫助證實了黑洞的存在。 他們還幫助證實了廣義相對論的預測。
The Milky Way’s central black hole is called Sagittarius A*. It has 4 million times the mass of the sun. Scientists now think such supermassive black holes sit at the center of most large galaxies.
銀河系的中央黑洞被稱為人馬座A*。 它的質量是太陽的 400 萬倍。 科學家現在認為這種超大質量黑洞位于大多數大型星系的中心。
Ghez is only the fourth woman to win the Nobel Prize in physics. Marie Curie was the first, in 1903. After her were Maria Goeppert Mayer in 1963 and Donna Strickland in 2018.
Ghez 是第四位獲得諾貝爾物理學獎的女性。 居里夫人是第一個，于1903 年。在她之后是 1963 年的 Maria Goeppert Mayer 和 2018 年的 Donna Strickland。
當地時間5日，諾貝爾獎開獎周進入第二天，瑞典皇家科學院揭曉了又一重磅獎項。根據諾貝爾獎消息，2021年諾貝爾物理學獎被授予科學家真鍋淑郎(Syukuro Manabe)、克勞斯·哈塞爾曼(Klaus Hasselmann)和喬治·帕里西(Giorgio Parisi)，以表彰他們“對于我們對復雜物理的理解”，所做的開創性貢獻。
翻開諾貝爾物理學獎頒獎史，仿若打開了一本厚重的書籍。在120年的 歷史 長河中，從原子核研究至宇宙 探索 ，一項項突破性研究，改變了你我的生活，也書寫著人類的未來。
3位科學家分享獎項
他們幫助我們了解氣候變化
諾貝爾稱，意大利科學家喬治·帕里西(Giorgio Parisi)，因為“發現了從原子到行星尺度的物理中無序和波動的相互作用”，而被授予一半2021年諾貝爾物理學獎項。
另一半被授予科學家真鍋淑郎(Syukuro Manabe)和德國科學家克勞斯·哈歲余鋒塞爾曼(Klaus Hasselmann)，“以表彰對地球氣候的物理建模、量化變化和可靠地預測全球變暖”。
指出，真鍋淑郎的研究展示了大氣中二氧化碳含量的增加，如何導致地球表面溫度升高，而克勞斯·哈塞爾曼的部分研究，則被用于證明大氣溫度升高，是由于人類排放的二氧化碳。
當科學照進現實：
“逃離地球”會成為現實嗎？
通過蟲洞穿梭宇宙，乘坐飛船探尋新家園……科幻片中關于天文學的種種想象，令無數人著迷。近年來，諾貝爾物理學獎似乎也對這一領域頗為青睞。
2020年的獲獎研究就關乎“宇宙最黑暗的秘密”。英國物理學家羅杰·彭羅斯，用數學方法論證了黑洞可以形毀銀成，并對其進行了詳細描述。
據介紹，在黑洞的核心隱藏著一個奇點，它的時空曲率無窮大，密度也趨于無限大。一旦物質開始坍縮，就沒有什么能阻止坍縮的繼續，所有物質只能沿一個方向走向奇點。而這是一條通往時間盡頭的“單行道”。
在2019年，來自瑞士的米歇爾·馬約爾和迪迪埃·奎洛茲則因首次發現太陽系外行星獲獎。
迪迪埃·奎洛茲在獲獎后表示，這一發現，可能會讓人們找到宇宙中是否存在其他生命的答案。他認為，宇宙有太多的行星和恒星，而孕育生命的化學反應必定發生在其他地方。
這是否也意味著，當地球不再宜居時，人類有可能移居到其他系外行星？
對此，米歇爾·馬約爾表示，即使是距離地球最近的宜居系外行星，也在幾十光年之外，如此遙遠的空間距離，以人類目前的 科技 水平，尚無法抵達。
“照亮世界的新光”
身邊的這些諾獎成果，你知道多少？
不止于仰望頭頂星空，諾貝爾乎晌物理學獎得主們的研究成果，也深刻影響著每個人的生活。
新冠疫情期間，當你與千里之外的親友通話報平安，又或上網查找防控措施資料時，可曾想到，這些習以為常的便捷，其實都與2009年諾獎得主高錕有關。
素有“光纖之父”之稱的他，早在1966年，就取得了光纖物理學上的突破性成果，計算出如何使光在光導纖維中進行遠距離傳輸，最終促使光纖通信問世，為互聯網的發展鋪平道路。
而法國科學家熱拉爾·穆魯和加拿大科學家唐娜 斯特里克蘭，則通過“駕馭”光，在激光物理學領域取得突破性貢獻，由此獲得2018年諾貝爾物理學獎。
他們研究的新技術被稱為“啁啾脈沖放大”(CPA)，被應用于物理、化學以及醫學等眾多領域，例如需要分毫不差地在眼球上進行操作的激光視力矯正手術。
日本科學家赤崎勇、日裔美國科學家中村修二及日本科學家天野浩開發了藍色發光二極管(LED)，并因此為世界帶來了明亮、節能的白色光源。
諾貝爾評獎委員會認為，全球數億人無法接入電網，LED燈為解決這些問題“提供了極其光明的前景。”其研究成就，也因此被形容為“照亮世界的新光”。
數說諾獎
6位華人科學家斬獲殊榮
自1901年至2020年，諾貝爾物理學獎頒發了114次，共216人獲獎，其中僅4名女性。
25歲和96歲： 最年輕的得主是勞倫斯·布拉格，1915年獲獎時僅25歲。最年長的為2018年諾獎得主阿瑟·阿什金，他獲獎時已96歲。
一對夫婦檔： 1903年，廣為人們熟知的居里夫婦因對放射性現象的研究獲獎。
6位華人科學家： 包括李政道、楊振寧、丁肇中、朱棣文、崔琦和高琨。
新晚報綜合中國新聞網
物理學家1901年獲得諾貝爾獎的是倫琴。
1901年，首屆諾貝爾物理學獎授予德國物理學家倫琴（Wilhelm Konard Rontgen，1845－1923），以表彰他在1895年發現了X射閉旦線。
1895年，物理學已經有了相當的發展，它的幾個主要部門--牛頓力學、熱力學和分子運動論、電磁學和光學，都已經建立了完整的理論，在應用上也取得了巨大成果。這時物理學家普遍認為，物理學已經發展到頂了，以后的任務無非是在細節上作些補充和修正而已，沒有太多的事好做了。
正是由于X射線的發現喚醒了沉睡的物理學界。它像一聲春雷，引發了一系列重大發現，把人們的注意力引向更深入、更廣闊的天地，從而揭開了現代物理學革命的序幕。
倫琴在發現X射線時，已經是五十歲的人了。當時他已擔任維爾茨堡（Wurzburg）大學校長和該校物理研究所所長，是一位造詣很深，有豐碩研究成果的物理學教授。在這之前，他已經發表了幾篇科學論文，其中包括熱電、壓電、電解質的電磁現象、介電常數、物性學以及晶體方面的研究。
他治學嚴謹、觀察細致，并有熟練的實驗技巧，儀器裝置多為自制，實驗工作很少靠助手。他對待實驗結果毫無偏見，作結論時謹慎周密。特別是他的正直、謙遜的態度，專心致志于科學工作的精神，深受同行和學生們的敬佩。
主要影響
受倫琴的影響，1896年亨利·貝克勒在發光材料的試驗中偶然發現了一種新射線的穿透性。這樣倫琴的發現間接地影響了放射性的發現。因為該發現1903年貝克勒和居里夫人被共同授予諾貝爾獎。
倫琴射線直到今天最重要的應用領域仍然是醫學診斷。用于診斷的射線強度已被大大降低，同時診斷結果可以顯示更清晰的細節。在現代數字技術的幫助下，倫琴射線診斷已經可以提供人體內部三維圖像。除了在醫學上，倫琴射線還應用在微侍態念觀世界的觀察和對太空的研究。另外一個老困倫琴射線的重大應用領域是材料無損探傷。使用倫琴射線可以檢測出金屬材料和焊接部位的內部缺陷。
2022諾貝爾物理學獎證明了貝爾不等式在量子世界中不成立。
一、2022年的諾貝爾物理學獎已經正式揭曉了。獲獎的理由是“用糾纏光子驗證了量子不遵循貝爾不等式，開創了量子信息學”。根據諾貝爾獎委員會的說明，這三名科學家獲獎是因為，用光子糾纏實驗，證實了貝爾不等式在量子世界中不成立，并開創了量子信息學科。
二、在理論物理學中，貝爾不等式是一個有關是否存在完備局域隱變量理論的不等式。實驗表明貝爾不等式不成立，說明不存在關于局域隱變量的物理理論可以復制量子力學的每一行圓個預測（即貝爾定理）。
三、在經典物理學中，此一不等式成立。在量子物理學中，此并帶滑一不等式不成立，即不存在這樣的理論，其數學形式為∣Pxz-Pzy∣≤1+Pxy。
四、貝爾不等式是1964年貝爾提出的一個強有力的數學不等式。定理在定域性和實在性的雙重假設下，對于兩個分隔的粒子絕臘同時被測量其結果的可能關聯程度建立了一個嚴格的限制。
五、而量子力學預言，在某些情形下，合作的程度會超過貝爾的極限，也即，量子力學的常規觀點要求在分離之間合作的程度超過任何“定域實在性”理論中的邏輯許可程度。貝爾不等式提供了用實驗在量子不確定性和愛因斯坦的定域實在性之間做出判決的機會。
