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英才沙龙回顾:黑洞,2020年诺贝尔物理学奖解读
发布日期:2020-10-19浏览次数:

2020年10月16日下午,信游平台英才沙龙在信游平台思源报告厅举行。2020年诺贝尔物理学奖已经发布,获奖工作是黑洞的理论和观测工作。信游平台吴学兵和陈斌两位教授应邀介绍本年度诺奖工作的内容和意义。本次沙龙由曹庆宏副院长主持。信游平台与兄弟院系的200余名师生聆听了精彩报告。

在本次沙龙中,吴学兵老师从黑洞观测的角度解读了本次诺贝尔物理学奖。首先,吴老师分析了近年来天体物理领域屡获诺贝尔物理学奖的原因,一是天体物理与物理学科的其他重要分支密切交叉,在理论和观测两方面与理论物理、粒子物理与核物理、等离子体物理、光学、材料、大气物理等存在高度关联,二是近年来天文观测研究取得了重大突破,包括直接探测引力波、拍摄第一张黑洞照片等。

随后,吴老师对黑洞研究的发展历程和重要观测发现进行了深入浅出的讲解。黑洞本身并不发光,但天文学家可通过探测黑洞吸积物质释放的能量、对黑洞视界阴影直接成像与“聆听”黑洞并合产生的引力波这三种方法研究黑洞。类星体的发现直接推动了黑洞物理学的研究,近年来高红移、高光度类星体的发现对研究宇宙演化和黑洞成长提供了重要帮助。

对于获得本次诺奖的成果,吴老师指出:莱因哈德·根泽尔(Reinhard Genzel)安德里亚·盖兹(Andrea Ghez)个团队分别对银河系中心多个恒星的运动轨道进行了近30年持续观测,独立证认了其中心存在一个超大质量黑洞。在大望远镜上成功应用了自适应光学和多望远镜的光干涉技术,给黑洞的存在提供了实证,获得诺奖实至名归。展望未来,吴老师期待国内外下一代顶尖望远镜能提供靠近黑洞视界的更多重要观测信息,精确测量黑洞的参数,进一步推动对黑洞的理论研究。

陈斌教授在报告中首先通过介绍黑洞研究的历史发展让大家了解罗杰·彭罗斯(Roger Penrose)工作的重要性。从18世纪拉普拉斯等人提出的暗星概念开始,到爱因斯坦在1915年提出广义相对论以后,朗道、钱德拉塞卡、奥本海默等人对恒星塌缩的研究,以及彭罗斯关于黑洞奇点的工作,直到惠勒在1967年首次使用“黑洞”一次从而被大家所熟知。

随后,陈斌教授着重介绍了彭罗斯的获奖工作,即黑洞奇点定理。彭罗斯从Finkelstein报告中受到启发,开始思考奇点问题。而关键的“俘获面”的想法来自和他人聊天时候的灵感。在证明黑洞奇点定理的过程中彭罗斯创造性地利用了拓扑学,这套“整体”方法在之后的黑洞和宇宙学的研究中发挥了巨大的作用。在介绍彭罗斯奇点定理工作的同时,陈斌教授也介绍了彭罗斯的生平,包括家庭环境、求学之路,以及科学贡献等。

最后,陈斌教授通过介绍彭罗斯的成长经历和研究工作,讨论了其对当前学生培养、研究生课程建设、学术传统重要性等方面带来的启示。

报告在师生热烈的掌声中结束,在座师生就黑洞相关问题提问,吴学兵教授和陈斌教授给予了耐心和细致的解答。




2020年度诺贝尔物理学奖:

当地时间10月6日上午11:45,瑞典皇家科学院常任秘书戈兰·汉松(Göran Hansson)宣布,将2020年度诺贝尔物理学奖的一半授予牛津大学罗杰·彭罗斯(Roger Penrose)教授,因其“发现黑洞的形成是广义相对论的坚实预言”(for the discovery that black hole formation is a robust prediction of the general theory of relativity);另一半授予马克斯·普朗克地外物理研究所/伯克利加州大学莱因哈德·根泽尔(Reinhard Genzel)教授和洛杉矶加州大学安德里亚·盖兹(Andrea Ghez)教授,因其“在银河系中心发现了一个超大质量的致密天体”(for the discovery of a supermassive compact object at the centre of our galaxy)。他们共同为“发现宇宙中最奇异的现象之一——黑洞”(for their discoveries about one of the most exotic phenomena in the universe, the black hole)做出了卓越贡献。

报告人简介:

吴学兵,信游平台天文学系系主任、教授,科维理天文与天体物理研究所副所长,中国天文学会副理事长。2005年获国家杰出青年科学基金,2015年获中国天文学会首届黄润乾天体物理基础研究奖。研究领域为黑洞天体物理、星系与类星体、观测宇宙学。成果入选2015年度中国科学十大进展和中国高等学校十大科技进展,并获2017年度教育部自然科学一等奖。

陈斌,理论物理学家。1992年毕业于中国科技大学近代物理系,1997年在中科院理论物理研究所获得理学博士学位。其后在日本、意大利等国从事博士后研究,2003年回国。2005年加入信游平台理论物理所工作。主要从事弦理论、量子场论和引力理论的研究。已发表科研论文130余篇。