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|新闻背后｜诺奖“神奇天体”的至暗奥秘( 二 )


最神秘天体黑洞魅力无穷
作为宇宙中最神秘的天体之一 ， 黑洞自诞生之日起便争议不断 。
爱因斯坦广义相对论预言 ， 存在的一种密度非常大的特殊天体 ， 它表面的引力大到任何东西甚至连光都跑不出来 。 德国物理学家史瓦西给出了广义相对论的第一个严格解释 ， 他发现所有的天体都存在一个史瓦西半径 ， 如果天体的实际半径比它的史瓦西半径要小 ， 那么它就会变成一个黑洞 。 比如 ， 太阳的史瓦西半径是3千米 。
黑洞的全部质量可以认为几乎集中在其最中心的奇点 。 在巨大引力场的作用下 ， 黑洞会表现出一些非常神奇的效应 ， 比如黑洞周围的时间会变得很慢 。
目前公认的恒星级质量黑洞是由大质量恒星自身坍缩而形成的 。 当恒星的核燃料耗尽 ， 即将到达生命的尽头 ， 就有可能演化为白矮星、中子星或者黑洞 。
已逝英国物理学家斯蒂芬·霍金曾提出“灰洞”和“霍金辐射”的猜想 ， 认为被吸入黑洞深处物质的某些信息 ， 会以能量的形式向外界发出辐射 ， 黑洞并非“只进不出” 。
2019年4月10日 ， 多个国家的科研团队经过10多年准备 ， 通过“事件视界望远镜”项目深度分析大量观测数据 ， 得到了人类历史上首张黑洞“正面照” ， 引发社会各界对黑洞的巨大热情 。
苟利军研究黑洞已有20年 。 他告诉采访人员 ， 国内研究黑洞的天体物理学家有很多 ， 自己带领的团队研究方向是黑洞测量 。 2011年以来 ， 团队已对人类发现的第一个黑洞“天鹅座X-1”进行了两次测量 ， 先是测到14倍太阳质量 ， 而最近又将黑洞质量精确到21倍太阳质量 。
“对于黑洞这种特殊天体 ， 要想准确测量难度很大 ， 我们需要不断改进和更新测量方法 。 ”苟利军介绍 。
诺贝尔物理学奖成果离我们并不遥远
很多人会认为诺贝尔奖成果应用离普通人非常遥远 ， 其实并非如此 。
1901年第一届诺贝尔物理学奖颁发给了德国物理学家威廉·康拉德·伦琴 ， 他于1895年11月做实验时发现了X射线 ， 并借妻子的手拍摄了人类历史上第一张X光片 。 这项伟大的发现开创了医疗影像技术 ， 为人类诊断及治疗疾病提供了新途径 ， 同时大大促进了粒子物理的发展 。
还有一个典型例子是获得1956年诺贝尔物理学奖的约翰·巴丁等3人 ， 他们对半导体的研究和发现晶体管效应 ， 构成了包括手机、电脑在内的所有现代电子电路的关键基础元件 。
此外 ， 用于芯片的集成电路获2000年诺贝尔物理学奖 ， 用于存储器的巨磁阻效应获2007年诺贝尔物理学奖 ， 用于相机的半导体成像器件获2009年诺贝尔物理学奖 ， 而2014年获诺贝尔物理学奖的是蓝光二极管 ， 它使明亮而节能的白色光源成为可能 。
就连天体物理学 ， 其成果也会与人们的生活有所帮助 。 “以广义相对论为例 ， 一开始也看不出与大众的联系 ， 但现在每个人使用的卫星导航 ， 其背后理论基础就包括广义相对论 。 ”苟利军认为 ， 对黑洞等天体的研究 ， 是一种智力挑战 ， 其根源也是人类的好奇心 。 一些基础前沿研究在未来可能会带来意想不到的价值 。
科学探索永无止境
随着领域细分和研究复杂性的加大 ， 多数科研成果需要越来越多的大型实验设备 。 比如 ， 用于验证希格斯玻色子存在的大型强子对撞机 ， 就是个周长27公里、跨越瑞士和法国两个国家的粒子加速器 。
不仅如此 ， 诺奖还呈现出多元化合作的趋势 。 从获奖人数看 ， 1945年以前 ， 70%以上的诺贝尔物理学奖为单人获奖 。 在这之后 ， 接近80%的奖项为多人获奖 ， 最近一次独享诺贝尔物理学奖的情况还要追溯到1992年 。 从获奖者所属的国家看 ， 1930年以前 ， 有61.3%的诺奖成果诞生在欧洲 ， 德国的诺奖得主数量首屈一指 。 二战前后 ， 大批科技人才从欧洲涌入美国 ， 科技中心随着国际局势的变化快速转移 。 进入21世纪后 ， 诞生诺奖的国家变得更加多元 。 而且 ， 自然科学奖项中 ， 物理、化学、生物三者交叉学科获奖成果比例也在不断上升 。


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