2020年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)?lì)C發(fā)給了3位獲獎(jiǎng)?wù)?，因?yàn)椤八麄儼l(fā)現(xiàn)了宇宙中最奇異的現(xiàn)象之一——黑洞”。

英國(guó)物理學(xué)家羅杰·彭羅斯證明黑洞是廣義相對(duì)論的直接產(chǎn)物。德國(guó)科學(xué)家賴因哈德·根策爾和美國(guó)科學(xué)家安德烈婭·蓋茲則發(fā)現(xiàn)，在我們銀河系的中心，有一個(gè)看不見(jiàn)的、質(zhì)量極大的天體控制著周邊恒星的軌道，目前對(duì)這個(gè)天體的唯一解釋就是一個(gè)超大質(zhì)量黑洞。

愛(ài)因斯坦提出的廣義相對(duì)論顛覆了傳統(tǒng)的空間和時(shí)間概念。他的方程式預(yù)言了黑洞的存在：大質(zhì)量的天體會(huì)使空間彎曲、時(shí)間減慢，一個(gè)超大質(zhì)量的天體甚至能吞噬光線，從而形成一片“絕對(duì)黑暗”的空間，這就是黑洞。值得一提的是，愛(ài)因斯坦本人并不相信黑洞真的可以存在。

然而，在愛(ài)因斯坦去世10年后，彭羅斯用巧妙的數(shù)學(xué)方法論證了黑洞可以形成，并對(duì)其進(jìn)行了詳細(xì)描述：在黑洞的核心隱藏著一個(gè)奇點(diǎn)，它的時(shí)空曲率無(wú)窮大，密度也趨于無(wú)限大。一旦物質(zhì)開(kāi)始坍縮，就沒(méi)有什么能阻止坍縮的繼續(xù)，所有物質(zhì)只能沿一個(gè)方向走向奇點(diǎn)。這是一條通往時(shí)間盡頭的“單行道”。

彭羅斯這篇開(kāi)創(chuàng)性的論文發(fā)表于1965年1月，至今仍被認(rèn)為是自愛(ài)因斯坦以來(lái)對(duì)廣義相對(duì)論最重要的貢獻(xiàn)?，F(xiàn)在，黑洞的中心存在奇點(diǎn)已成為科學(xué)界的普遍認(rèn)識(shí)。

黑洞引力非常強(qiáng)大，甚至連光線也無(wú)法逃逸，沒(méi)有光線射出的邊界稱為“事件視界”。直接窺視黑洞是不可能的——黑洞所有的秘密都藏在它的事件視界內(nèi)。但是，星星為孜孜以求的科學(xué)家們指明了方向。

利用恒星的軌道作為向?qū)?，根策爾和蓋茲提出了迄今最有說(shuō)服力的證據(jù)，證明銀河系中心隱藏著一個(gè)看不見(jiàn)的超大質(zhì)量天體。

100年前，美國(guó)天文學(xué)家哈洛·沙普利首先確定了銀河系的中心，即射手座（又稱人馬座）方向。但直到20世紀(jì)90年代，隨著更大、更先進(jìn)的天文觀測(cè)設(shè)備出現(xiàn)，科學(xué)家們才得以對(duì)銀河系中心進(jìn)行更系統(tǒng)的研究。

根策爾和蓋茲分別領(lǐng)導(dǎo)一個(gè)研究小組，自上世紀(jì)90年代初以來(lái)一直試圖透過(guò)塵埃云觀測(cè)銀河系中央一個(gè)名為“射手座A*”的區(qū)域。根策爾小組最初使用位于智利的新技術(shù)望遠(yuǎn)鏡（NTT），而后使用位于智利帕拉納爾山上的甚大望遠(yuǎn)鏡（VLT）。而蓋茲小組則使用位于美國(guó)夏威夷冒納凱阿山上的凱克天文臺(tái)。

近30年來(lái)，根策爾和蓋茲的團(tuán)隊(duì)不斷完善觀測(cè)技術(shù)，追蹤觀測(cè)區(qū)域內(nèi)眾多恒星中一批最亮恒星的運(yùn)動(dòng)軌跡。其中一顆恒星在不到16年的時(shí)間內(nèi)完成了圍繞星系中心的完整運(yùn)行，科學(xué)家們得以繪制出它的完整軌道。

兩個(gè)研究團(tuán)隊(duì)在數(shù)十年如一日的觀測(cè)后得出一致結(jié)論：銀河系中心存在一個(gè)質(zhì)量非常大且看不見(jiàn)的天體，在不超過(guò)太陽(yáng)系的空間中聚集了約400萬(wàn)個(gè)太陽(yáng)的質(zhì)量，使周邊恒星急速旋轉(zhuǎn)。對(duì)這個(gè)看不見(jiàn)的天體，目前唯一合理的解釋就是它是一個(gè)黑洞。

2019年4月10日，由全球8臺(tái)射電望遠(yuǎn)鏡組合而成的“事件視界望遠(yuǎn)鏡”項(xiàng)目拍攝到人類歷史上第一張黑洞照片。被拍到的這個(gè)黑洞位于一個(gè)名為M87的星系中央，其質(zhì)量是太陽(yáng)的65億倍。在不久的將來(lái)，銀河系中央的黑洞“真容”可能也會(huì)顯露。

諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)評(píng)委會(huì)主席戴維·哈維蘭德在頒獎(jiǎng)儀式上表示，今年獲獎(jiǎng)?wù)邆兊陌l(fā)現(xiàn)為研究致密和超大質(zhì)量天體開(kāi)辟了新天地。但這些奇特的物體仍然提出了許多有待進(jìn)一步解答的問(wèn)題，并激發(fā)未來(lái)的研究。他說(shuō)：“不僅有關(guān)于它們內(nèi)部結(jié)構(gòu)的問(wèn)題，還有關(guān)于如何在緊鄰黑洞的極端條件下測(cè)試我們的引力理論的問(wèn)題?！?/p>

據(jù)新華社電