由於聯絡獲獎者而臨時推遲了15分鐘，北京時間 10 月 6 日下午 6 點左右，2020 諾貝爾物理學獎評選結果揭曉——諾貝爾委員會宣佈，2020年諾貝爾物理學獎被分成兩部分，一部分授予羅傑 · 彭羅斯（ Roger Penrose），他發現黑洞的形成是廣義相對論強有力的預測結果，另一部分授予萊因哈特 · 根澤爾 （Reinhard Genzel）和 安德里亞·格茲（Andrea Ghez ），他們發現了銀河系中心的一個超大品質的緊密天體。

三位諾貝爾物理學獎得主因為他們對宇宙中最奇異的現象之一——黑洞的發現而分享了今年的諾貝爾物理學獎。Roger Penrose 證明了廣義相對論星雲導致了黑洞的形成。Reinhard Genzel 和 Andrea Ghez 發現，一個不可見且極其重的物體控制著銀河系中心恆星的執行軌道。超重黑洞是目前唯一已知的解釋。

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。愛因斯坦自己並不相信黑洞真的存在，這些超重量級怪物捕獲了進入它們的一切。任何東西都逃不掉，連光都逃不掉。

1965年1月，也就是愛因斯坦去世10年後，Penrose證明了黑洞確實可以形成，並詳細描述了它們：在黑洞的核心，隱藏著一個奇點，在這個奇點中，所有已知的自然法則都停止了。他那篇具有開創性的文章仍然被認為是繼愛因斯坦之後對廣義相對論最重要的貢獻。

Reinhard Genzel 和 Andrea Ghez 各自領導著一個天文學家小組，從20世紀90年代早期開始，他們的研究重點是銀河系中心一個叫做人馬座A* 的區域。在他們的努力下，最靠近銀河系中心的最亮恆星的軌道已經以越來越高的精度被繪製出來。

這兩個小組的測量結果一致，都發現了一個非常重的、看不見的物體，它牽引著混亂的恆星，使它們以令人眩暈的速度奔跑。大約400萬個太陽品質聚集在一個不比我們太陽系大的區域裡。

“今年獲獎者的發現在研究緻密和超大品質天體方面開闢了新的領域。但是，這些奇異的物體仍然提出了許多問題，這些問題需要得到答案，並促進未來的研究。”諾貝爾物理學獎委員會 (Nobel Committee for Physics) 主席戴維•哈維蘭 (David Haviland) 表示: “這些問題不僅包括它們的內部結構，還包括如何在黑洞附近的極端條件下驗證我們的引力理論。“

Roger Penrose

羅傑·彭羅斯是英國數學物理學家、科學哲學家。他是牛津大學數學榮譽退休教授，牛津沃德姆學院榮譽研究員，劍橋聖約翰學院榮譽研究員。彭羅斯對廣義相對論和宇宙學的數學物理學做出了貢獻。他獲得過幾個獎項，包括1988年的沃爾夫物理學獎，這是他與斯蒂芬 · 霍金共同獲得的彭羅斯-霍金奇點理論。

圖 | 羅傑·彭羅斯（Roger Penrose）照片，右一為彭羅斯，左一為霍金。

彭羅斯和霍金還有深厚的研究友誼。為了理解量子引力，彭羅斯在 20 世紀 60 年代提出了一個激進的想法。在彭羅斯的扭量理論中，幾何中的點被扭量所取代，其實體類似於一種可拉伸的線。在這個扭量空間內，彭羅斯發現了一種可以高效描述以光速行進的場（如電磁場和引力場）的方法。但現實空間包括多種型別的不同的場，任何理論都需要夠解釋不同場之間的相互作用，例如電荷間的電荷力，或是在更復雜的廣義相對論中由於場本身的能量所產生的引力。然而，包括廣義相對論在這張照片中的相互作用已被證明是一項艱鉅的任務。

霍金在世的時候，針對“霍金是愛因斯坦之後最偉大的理論物理學家”的言論，就已經有人評價，即使是在劍橋，霍金也不是最偉大的，因為其搭檔羅傑·彭羅斯就比他貢獻大。現在，諾獎為這一評價做了最好的註腳。

Reinhard Genzel

萊因哈德·根澤爾研究紅外和亞毫米波射電天文學，他和他的團隊積極開發用於天文學研究的一線地面和空基儀器。他和他的小組第一個在銀河系中心追蹤恆星運動的星團（人馬座A*），並表明它們正在繞著非常大的物體執行，可能是黑洞。Genzel 還活躍在關於銀河系的形成和演化的研究中。

2018 年 7 月，Reinhard Genzel 等人報告，S2（恆星）軌道人馬座A* 的記錄速度為 7650km/s（光速的 2.55％），導致 2018 年 5 月以約 120AU 的速度進入拱點 ≈ 人馬座A* 的 1400 史瓦西半徑。這使他們能夠從相對論速度的可辨別紅移中確認了廣義相對論。

Genzel出生於德國，先後在弗萊堡大學和波昂大學研究物理學，並於1978年在波昂大學獲得博士學位，同年於馬普-射電天文學所通過了有關“宇宙射線”研究的博士答辯。

之後，Genzel博士遠赴美國“哈佛-史密鬆森天體物理中心”研究天體物理，並於1980-1982年期間獲得Miller Fellow稱號。1981年，Genzel博士任教於加州大學伯克利分校。1986年，Genzel博士返回德國，成為馬普所的科學研究團隊的一員，並擔任馬普-宇宙物理研究所主任。1988年，他成為榮譽客座教授並任教於德國慕尼黑大學。1999年開始，他成為加州大學伯克利分校的客座教授。

Andrea Ghez.

安德里亞·格茲（Andrea Ghez）是美國天文學家，也是加州大學洛杉磯分校物理與天文學系的教授。2004年，《發現》雜誌將蓋茲（Ghez）列為美國20大科學家之一，這些科學家在各自領域表現出很高的理解力。2020年，她與萊因哈德·根澤爾（Reinhard Genzel）一起獲得了諾貝爾物理學獎的一半，因為她在銀河系中心發現了一個超大品質的黑洞。

1965年6月16日，格茲出生於美國紐約市，她從大學畢業時就讀數學專業，但後來改為物理。她在1987年從麻省理工學院獲得物理學士學位，1992年在加州理工學院由格里·紐格鮑爾（Gerry Neugebauer）指導獲得博士學位。

2004年，格茲當選為美國國家科學院院士，2019年，當選為美國物理學會（APS）院士。

她目前的研究涉及到使用高空間解析度成像技術，如自適應光學凱克望遠鏡，以研究恆星形成區和位於銀河系中心被稱為人馬座A* 的黑洞。通過在紅外波長對銀河系中心成像，蓋茲和她的同事們能夠窺視阻擋可見光的重塵，併產生銀河系中心的影象。

2012年10月，她的研究小組在加州大學洛杉磯分校（SLA）確認了第二顆恆星，環繞在銀河中心執行。根據開普勒定律，格茲的團隊利用軌道運動證明Sgr A *的品質為4.1±0.6百萬太陽品質。因為Sgr A *比下一個最近的已知超大品質黑洞M31 *（位於M31的中心）近一百倍，所以它現在是超大品質黑洞的最佳例證之一。

阿爾伯特·愛因斯坦

（Albert Einstein）

生於：1879 年 3 月 14 日，德國烏爾姆

卒於：1955 年 4 月 18 日，美國紐澤西州普林斯頓

獲獎時的工作地：凱撒-威爾海姆研究所物理研究院（現馬克斯普朗克研究所），德國柏林

獲獎評語：表彰他“對理論物理學做出的貢獻，尤其是光電效應定律的發現”

研究領域：理論物理

獲獎情況：單獨獲獎

作為一名傳奇科學家，阿爾伯特∙愛因斯坦只獲得過 1921 年諾貝爾物理學獎，獲獎原因或許也是他眾多理論中，相對“最小”的一個。而諸如他在時空、引力理論等方面的成就，在當時，甚至即便在現在都顯得“過於超前”，這可能也是諾貝爾獎只就“解釋光電效應”給他頒獎的原因吧。

愛因斯坦在慕尼黑長大，在那裡他的父親成立了一家電機工程公司。從蘇黎世聯邦理工學院畢業後，愛因斯坦進入了伯爾尼專利局工作，在此期間他發表了一系列在物理學領域具有前瞻性的文章。

科學成就：當時科學家發現，當金屬電極暴露於光線下時有助於金屬電極間產生電火花。要產生這種“光電效應”，光必須高於某特定頻率。然而，根據當時的物理理論，光的強度才是重要因素。1905 年，愛因斯坦發表了幾篇劃時代的論文，在其中一篇中，愛因斯坦提出光由光量子組成——光量子的能量與其所組成的光的頻率有關。只有當一個光量子的頻率達到一定閾值時才能激發一個電子。

尼爾斯·亨裡克·達維德·玻爾

（Niels Henrik David Bohr）

生於：1885 年 10 月 7 日，丹麥哥本哈根

卒於：1962 年 11 月 18 日，丹麥哥本哈根

獲獎時的工作地：哥本哈根大學，丹麥

獲獎評語：表彰他“對原子結構以及從原子發射出的輻射的研究”

研究領域：理論核物理

獲獎情況：單獨獲獎

科學成就：19 世紀末出現了關於電子和輻射的一系列研究，科學家們建立了不同的原子結構模型。1913 年，波爾根據量子理論提出了氫原子的結構模型，他認為，原子能量如果要發生改變，只能在不同定態間以躍遷的方式進行。電子會按照特定軌道圍繞原子核運動。當電子躍遷到低能級軌道時，就會激發出光子。波爾的理論解釋了為什麼原子只有在特定波長照射下才能發射光子。

瑪麗·斯克沃多夫斯卡-居里

（Marie Curie, née Sklodowska）

生於：1867 年 11 月 7 日，俄羅斯帝國（現波蘭）華沙

卒於：1934 年 7 月 4 日，法國薩朗什

獲獎評語：以表彰他們“研究貝克勒爾發現的電離輻射現象時的非凡工作”

研究領域：核物理

獲獎情況：與其他二人共同獲獎

瑪麗∙斯克沃多夫斯卡出生于波蘭華沙一個非常注重教育的教師之家。為了繼續她的學業，她移居法國並在那裡遇到了皮埃爾∙居里。後來他成為了她的丈夫，也成為了她在放射領域中的研究夥伴。居里夫婦於 1903 年共同獲得了諾貝爾物理學獎。不幸的是，居里夫人在 1906 年失去了她的丈夫，但她沒有停下他們的研究工作，並再次獲得諾貝爾獎。

科學成就：1903 年獲獎：受 1896 年貝克勒爾發現的電離輻射現象的激勵，瑪麗和皮埃爾決定進一步研究這一現象。他們為了獲得放射訊號，對很多物質和元素進行了實驗。他們發現瀝青鈾礦比純鈾的放射性更強，因此其中應該含有其他放射性物質。從瀝青鈾礦中他們提取出了兩種以前未知的元素：釙和鐳，它們的放射性都強於鈾。

1911 年獲獎：在居里夫婦首次發現放射性元素釙和鐳以後，居里夫人對他們的性質做了更深入的研究。1910 年她成功地分離出鐳，從而證明了鐳的存在，從此再無質疑之聲。她還對了鐳及其化合物的性質做了報道。放射性物質作為放射源，在科學實驗領域和癌症治療中變得越來越重要。

詹姆斯·查德威克

（James Chadwick）

生於：1891 年 10 月 20 日，英國曼徹斯特

卒於：1974 年 7 月 24 日，英國劍橋

獲獎時的工作地：利物浦大學，英國

獲獎評語：表彰他“發現了中子”

研究領域：核物理

獲獎情況：單獨獲獎

科學成就：1930 年當海波特·貝克和瓦爾特·博特用阿爾法粒子(氦原子核)轟擊鈹核時，觀察到了高能的穿透性的輻射現象。當時一個假說認為這是一個具有高能量的電磁輻射。然而 1932 年，詹姆斯·查德威克證明阿爾法粒子中含有一個和質子品質相當的中性粒子。更早時期，歐內斯特·盧瑟福也認為這種粒子的存在，這種粒子就是現在已經被證實的中子。

約瑟夫·約翰·湯姆森

（Joseph John Thomson）

生於：1856 年 12 月 18 日，英國曼徹斯特附近的奇塔姆山

卒於：1940 年 8 月 30 日，英國劍橋

獲獎時的工作地：劍橋大學，英國

獲獎評語：表彰他“在電子導電方面的理論和實驗研究”

研究領域：原子物理

獲獎情況：單獨獲獎

科學成就：1830 年首次出現了一種觀點，認為電是通過原子中存在的微粒進行傳導。1890 年，約瑟夫·湯姆森爵士利用氣體環境下帶電粒子成功測定了電子品質。1897 年，他證明了陰極射線（將兩片金屬電極置於低壓氣體環境的玻璃管中，其上載入電壓，就有射線產生）含有電子，從而能夠導電。他同時指出電子是原子的一部分。

埃爾溫·薛定諤

（Erwin Schrödinger）

生於：1887 年 8 月 12 日，奧地利維也納

卒於：1961 年 1 月 4 日，奧地利維也納

獲獎時的工作地：柏林大學，德國

獲獎評語：表彰他“在原子理論中很有用的新形式的發現”

研究領域：量子力學

獲獎情況：與另一人共同獲獎

科學成就：在波爾的原子理論中，當電子從一個原子軌道躍遷到另一軌道時，就會吸收或發射特定波長的光。這一理論能夠很好地描述氫原子的光譜特徵。但是要想描述更復雜的原子和分子，則需要進行修正。以物質（比如電子）同時具有波動性和粒子性為前提，1926 年薛定諤給出了著名的薛定諤方程，從而能夠正確描述波函式的量子行為。這也是大家熟悉的“薛定諤的貓”的來源。

羅伯特·安德魯·密立根

（Robert Andrews Millikan）

生於：1868 年 3 月 22 日，美國伊利諾伊州莫里森

卒於：1953 年 12 月 19 日，美國加利福尼亞州聖馬利諾

獲獎時的工作地：加利福尼亞理工學院，帕薩迪納，美國加州

獲獎評語：表彰他“在基本電荷和光電效應中做的工作”

研究領域：電磁效應，粒子物理

獲獎情況：單獨獲獎

科學成就：19 世紀 90 年代，電子理論的傳播使得電子的概念被大家接受。1910 年密立根成功地精確證明了電荷量的值。他通過平衡重力與電場力，將油滴懸浮於兩片金屬電極之間。通過對許多油滴進行實驗後，密立根證明了它們的電荷總是一個確定值的倍數，因此認定這個確定值就是電荷值。

維爾納·卡爾·海森堡

（Werner Karl Heisenberg）

生於：1901 年 12 月 5 日，德國維爾茨堡

卒於：1976 年 2 月 1 日，德國慕尼黑

獲獎時的工作地：萊比錫大學，德國

獲獎評語：表彰他“創立了量子力學以及由此促進的氫的同素異形體的發現”

研究領域：量子物理

獲獎情況：單獨獲獎

科學成就：在波爾的原子理論中，當電子在原子核的軌道間發生躍遷時就會吸收或者放出特定波長的能量。這一理論很好地描述了氫原子的光譜。但是要描述更復雜的原子和分子，則需要做出修訂。

1925 年，維爾納·海森堡基於矩陣法給出了一種量子模型。1927 年，他提出了“不確定性原理”，即一個運動粒子的位置和速度不能被同時確定。

威廉·康拉德·倫琴

（Wilhelm Conrad Röntgen）

生於：1845 年 3 月 27 日，普魯士倫內普（現德國雷姆沙伊德）

卒於：1923 年 2 月 10 日，德國慕尼黑

獲獎時的工作地：慕尼黑大學，德國

獲獎評語：表彰其“發現了具有非凡意義的射線並在其中做出了傑出工作，這種新射線定名為倫琴射線”

研究領域：原子物理，X射線

獲獎情況：單獨獲獎

倫琴生於德國倫內普，長於荷蘭。他於蘇黎世聯邦理工學院畢業並在那裡得到了物理學博士學位。為了繼續他的研究，倫琴先後在斯特拉斯堡、吉森、維爾茨堡的大學工作。在維爾茨堡，他獲得了諾貝爾獎，這也是首屆的諾貝爾物理學獎。1900 年，倫琴到了慕尼黑大學並在那裡度過了他的餘生。

值得一提的是，儘管 X 射線為他帶來了諾貝爾獎，但他把獎金全部捐給了維爾茨堡大學，也放棄了其專利權，最終在貧困中死於癌症。

科學成就：1895 年，倫琴把電極載入到兩個置於真空玻璃管中的金屬片上，用於研究陰極輻射。雖然裝置被覆蓋住，他還是觀察到當光敏板靠近時，其上有微弱的光出現。通過進一步試驗，他證實了該現象是一種尚未為人所知的具有穿透性的射線產生的。後來 X 射線成為了物理研究和人體檢查中的有力工具。

馬克斯·卡爾·恩斯特·路德維希·普朗克

（Max Karl Ernst Ludwig Planck）

生於：1858 年 4 月 23 日，石勒蘇益格基爾（現屬德國）

卒於：1947 年 10 月 4 日，德國哥廷根

獲獎時的工作地：柏林大學，德國

獲獎理由：表彰他“因發現能量量子而對物理學的發展做出傑出貢獻”

研究領域：量子力學

獲獎情況：單獨獲獎

科學成就：當一個黑體被加熱時，照射到黑體表面的電磁輻射就會被黑體吸收並轉化為熱輻射，其光譜特徵僅與黑體溫度有關而與其材質無關。然而用當時已知的物理定律計算熱輻射會得出無意義的結果：在高頻區的熱輻射能量會趨於無窮大。馬克斯∙普朗克在 1900 年通過引入量子這一理論解決了這個問題。也即，任一振子的輻射能量大小跟一個常量有關，後人將這個常量命名為普朗克常數。

該榜單來自諾貝爾獎官網：http://www.nobelprize.org

關於諾貝爾物理學獎的“幕後故事”

1895 年 11 月 27 日，諾貝爾在其遺囑中寫道，諾貝爾物理學獎應頒發給“在物理學界做出了最傑出發明或發現的人”。接下來，就讓我們了解一下從 1901 年到 2019 年關於諾貝爾物理學獎的“幕後故事”。

◆ 諾貝爾物理學獎的數量

從 1901 年至今，共頒發了 113 個諾貝爾物理學獎。其中，由於戰爭原因有六年沒有頒發，分別是 1916，1931，1934，1940，1941 和 1942 年。

獨享和共享的諾貝爾物理學獎：

47 次由一位獲獎者獨享；

32 次由兩位獲獎者共享；

34 次由三位獲獎者共享。

為什麼會出現這樣的情況？我們可以在諾貝爾委員會章程中找到答案：“若有兩個被提名者的工作都同樣出色難分伯仲，那獎金就可以由他倆平分。如果獲獎成果是由兩到三人共同完成的，那獎金就應授予專案共同完成人。但諾獎不能由超過三個人共享。”

◆ 諾貝爾物理學獎得獎人數

圖丨1956、1972年諾貝爾物理學獎得主約翰∙巴丁

1901~2019 年間，諾貝爾物理學獎共授予了 213 人次。其中約翰∙巴丁（John Bardeen）是唯一一位兩次獲得諾貝爾物理學獎的人，因此實際上有 212 人獲得過諾貝爾物理學獎。

◆ 最年輕的物理學獎獲得者

迄今為止，最年輕的諾貝爾物理學獎獲得者是當時年僅 25 歲的勞倫斯∙布拉格（Lawrence Bragg）。他於 1915 年和他的父親一同獲得該獎項。

◆ 女性獲獎者

圖丨1963 年諾貝爾物理學獎得主瑪麗亞·格佩特·梅耶

在所有獲獎者中，僅有三名為女性，她們是：

1903 年的物理獎得主瑪麗·居里（Marie Curie ）（大名鼎鼎的居里夫人，她還於 1911 年獲得了諾貝爾化學獎），1963 年的物理獎得主瑪麗亞·格佩特·梅耶（Maria Goeppert-Mayer ），以及 2018 年的物理獎得主唐娜·斯特里克蘭（Donna Strickland）。

◆ 全家一起“牛”的獲獎者

夫妻&子女檔：

圖丨居里一家

瑪麗·居里和丈夫皮埃爾·居里（Marie Curie and Pierre Curie）於1903年共同獲得物理學獎。瑪麗∙居里於1911年再次獲得諾貝爾化學獎。

而且，他們的大女兒伊雷娜·約里奧-居里（IrèneJ oliot-Curie ），及其丈夫弗雷德裡克·約里奧（ Frédéric Joliot）獲得1935年的諾貝爾化學獎。

獲得物理學獎的父子檔：

布拉格父子：威廉·亨利·布拉格（William Bragg）與威廉·勞倫斯·布拉格（Lawrence Bragg）於 1915 年獲獎；

玻爾父子：尼爾斯·玻爾（Niels Bohr）與奧格·玻爾（AageN. Bohr）分別於1922 年和 1975 年獲獎；

西格巴恩父子：曼內·西格巴恩（Manne Siegbahn）與凱·西格巴恩（Kai M.Siegbahn）分別於 1924 年和 1981 年獲獎；

湯姆森父子：約瑟夫·湯姆森（J. J. Thomson）與喬治·佩吉特湯姆森（George Paget Thomson）分別於 1906 年和 1937 年獲獎。

◆ 上屆諾貝爾物理獎得主

詹姆斯·皮布林斯（James Peebles）出生：1935年4月25日，加拿大溫尼伯獲獎時所屬機構：普林斯頓大學獲獎原因：“對於物理宇宙學的理論發現”。獎金份額：1/2

米歇爾·馬約爾（Michel Mayor）出生：1942年1月12日，瑞士洛桑獲獎時所屬機構：瑞士日內瓦大學獲獎原因：“發現圍繞太陽型恆星執行的系外行星。”獎金份額：1/4

迪迪埃·奎洛茲

（Didier Queloz）

出生：1966年2月23日，瑞士日內瓦

獲獎時所屬機構：英國劍橋大學和瑞士日內瓦大學

獲獎原因：“發現圍繞太陽型恆星執行的系外行星。”

獎金份額：1/4

◆ 物理學獎金質獎章

物理學獎章由瑞典雕刻家埃裡克∙林德貝格（Erik Lindberg）設計，其上刻繪著一幅美麗的場景：女神伊希斯從雲中浮現，手中握著象徵豐饒的羊角，一位科學天才正輕輕揭開女神的面紗，露出了她冷峻的面容。