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英才沙龍回顧:黑洞,2020年諾貝爾物理學獎解讀
發布日期:2020-10-19 浏覽次數:

2020年10月16日下午,beat365官方网站英才沙龍在beat365思源報告廳舉行。2020年諾貝爾物理學獎已經發布,獲獎工作是黑洞的理論和觀測工作。beat365官方网站吳學兵和陳斌兩位教授應邀介紹本年度諾獎工作的内容和意義。本次沙龍由曹慶宏副院長主持。beat365與兄弟院系的200餘名師生聆聽了精彩報告。

在本次沙龍中,吳學兵老師從黑洞觀測的角度解讀了本次諾貝爾物理學獎。首先,吳老師分析了近年來天體物理領域屢獲諾貝爾物理學獎的原因,一是天體物理與物理學科的其他重要分支密切交叉,在理論和觀測兩方面與理論物理、粒子物理與核物理、等離子體物理、光學、材料、大氣物理等存在高度關聯,二是近年來天文觀測研究取得了重大突破,包括直接探測引力波、拍攝第一張黑洞照片等。

随後,吳老師對黑洞研究的發展曆程和重要觀測發現進行了深入淺出的講解。黑洞本身并不發光,但天文學家可通過探測黑洞吸積物質釋放的能量、對黑洞視界陰影直接成像與“聆聽”黑洞并合産生的引力波這三種方法研究黑洞。類星體的發現直接推動了黑洞物理學的研究,近年來高紅移、高光度類星體的發現對研究宇宙演化和黑洞成長提供了重要幫助。

對于獲得本次諾獎的成果,吳老師指出:萊因哈德·根澤爾(Reinhard Genzel)安德裡亞·蓋茲(Andrea Ghez)個團隊分别對銀河系中心多個恒星的運動軌道進行了近30年持續觀測,獨立證認了其中心存在一個超大質量黑洞。在大望遠鏡上成功應用了自适應光學和多望遠鏡的光幹涉技術,給黑洞的存在提供了實證,獲得諾獎實至名歸。展望未來,吳老師期待國内外下一代頂尖望遠鏡能提供靠近黑洞視界的更多重要觀測信息,精确測量黑洞的參數,進一步推動對黑洞的理論研究。

陳斌教授在報告中首先通過介紹黑洞研究的曆史發展讓大家了解羅傑·彭羅斯(Roger Penrose)工作的重要性。從18世紀拉普拉斯等人提出的暗星概念開始,到愛因斯坦在1915年提出廣義相對論以後,朗道、錢德拉塞卡、奧本海默等人對恒星塌縮的研究,以及彭羅斯關于黑洞奇點的工作,直到惠勒在1967年首次使用“黑洞”一次從而被大家所熟知。

随後,陳斌教授着重介紹了彭羅斯的獲獎工作,即黑洞奇點定理。彭羅斯從Finkelstein報告中受到啟發,開始思考奇點問題。而關鍵的“俘獲面”的想法來自和他人聊天時候的靈感。在證明黑洞奇點定理的過程中彭羅斯創造性地利用了拓撲學,這套“整體”方法在之後的黑洞和宇宙學的研究中發揮了巨大的作用。在介紹彭羅斯奇點定理工作的同時,陳斌教授也介紹了彭羅斯的生平,包括家庭環境、求學之路,以及科學貢獻等。

最後,陳斌教授通過介紹彭羅斯的成長經曆和研究工作,讨論了其對當前學生培養、研究生課程建設、學術傳統重要性等方面帶來的啟示。

報告在師生熱烈的掌聲中結束,在座師生就黑洞相關問題提問,吳學兵教授和陳斌教授給予了耐心和細緻的解答。




2020年度諾貝爾物理學獎:

當地時間10月6日上午11:45,瑞典皇家科學院常任秘書戈蘭·漢松(Göran Hansson)宣布,将2020年度諾貝爾物理學獎的一半授予牛津大學羅傑·彭羅斯(Roger Penrose)教授,因其“發現黑洞的形成是廣義相對論的堅實預言”(for the discovery that black hole formation is a robust prediction of the general theory of relativity);另一半授予馬克斯·普朗克地外物理研究所/伯克利加州大學萊因哈德·根澤爾(Reinhard Genzel)教授和洛杉矶加州大學安德裡亞·蓋茲(Andrea Ghez)教授,因其“在銀河系中心發現了一個超大質量的緻密天體”(for the discovery of a supermassive compact object at the centre of our galaxy)。他們共同為“發現宇宙中最奇異的現象之一——黑洞”(for their discoveries about one of the most exotic phenomena in the universe, the black hole)做出了卓越貢獻。

報告人簡介:

吳學兵,beat365天文學系系主任、教授,科維理天文與天體物理研究所副所長,中國天文學會副理事長。2005年獲國家傑出青年科學基金,2015年獲中國天文學會首屆黃潤乾天體物理基礎研究獎。研究領域為黑洞天體物理、星系與類星體、觀測宇宙學。成果入選2015年度中國科學十大進展和中國高等學校十大科技進展,并獲2017年度教育部自然科學一等獎。

陳斌,理論物理學家。1992年畢業于中國科技大學近代物理系,1997年在中科院理論物理研究所獲得理學博士學位。其後在日本、意大利等國從事博士後研究,2003年回國。2005年加入beat365官方网站理論物理所工作。主要從事弦理論、量子場論和引力理論的研究。已發表科研論文130餘篇。