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今年的諾貝爾獎 可以說是有些意外


物理學家多數相信黑洞的存在 這沒甚麼問題

但真正的問題是 這些存在性往往都是間接證據

"邏輯上" 存在其他可能

同樣的道理 愛因斯坦生前從未因為廣義相對論獲得諾貝爾獎

即使在他生前 廣義相對論就很好的解釋了水星進動異常

但其實這存在"邏輯上"其他的古典物理式解釋

只有重力波的發現是古典物理無法解釋的廣義相對論預言



這也是為什麼 關於黑洞的諾貝爾物理獎 過去從未有過

甚至這次對於Genzel和Ghez這兩位發現銀河系中心存在黑洞的物理學家

還是要用"在銀河系中心發現超巨大星體"(其實就是黑洞)這樣曖昧的詞彙當作頒獎理由

但不管怎麼說 今年的諾貝爾物理獎 終究是給了黑洞相關的物理

我相信19年四月時拍下的所謂"黑洞的照片" 跟廣義相對論的預測一致

應該是個終於讓諾貝爾委員會認可的重要原因





我記得兩年前霍金剛過世的時候 我在八卦版中發文解釋過霍金的貢獻

https://disp.cc/b/163-avtb

基本上 我就重新複製貼上:


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在早期的研究中 物理學家能夠藉由引入某些對稱性

選定特別的座標 而找出幾個特別的解

在某些特別的解中 存在有"奇點" 意味著找到的解在那個點是無限大 沒有定義的



但也可能這個奇點是真實存在的普遍現象
(我們如今當然知道 黑洞可能就是對應這樣的解 而黑洞似乎是普遍存在的)



這類不知道該怎麼處理與定義找到的解的奇點的困難

早期困擾了許多物理學家

例如說 愛因斯坦雖然當初找到了重力波的解 但卻又一度不相信重力波的存在

就是因為類似的原因


霍金以及Penrose的重要貢獻

就是他們從純數學的角度 定義了奇點

並嚴格證明了在廣義相對論的數學結構下 這類奇點的是真實存在的

這就是所謂的奇點定理

於是乎 像是黑洞這種現在我們已經耳熟能詳的天體 或者是宇宙有個誕生的起點

其可能性才能夠真正的被物理學家所接受



在這些證明中 霍金跟Penrose展現了可以媲美純數學家的微分幾何技術

但在引入證明所需要的條件跟定義的時候 又顯現了他的物理直覺

相比其他偉大而知名的物理學家 兩人在純數學的訓練上恐怕是更嚴格的

這也或許是之所以是這兩人(而不是同個時代的其他偉大而知名的物理學家)

解決這問題的原因吧

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當然 Roger Penrose其實經歷過純數訓練的 算是讀數學系的

所以微分幾何技術好 也不稀奇

回顧奇點定理的歷史 事實上Penrose是比霍金要更早在期刊上正式發表這個想法的

但終究這個定理的嚴格跟廣義證明 是他們兩個一起完成的

如果霍金還活著 說不定也有資格一起拿獎的


真正難能可貴的是 Penrose是個興趣非常多廣也不輕易迎合主流的理論學家

除了廣義相對論以外 他的興趣五花八門　

像是非弦論相關的量子重力學的研究 像是他在準晶體的研究



可以說是一本數學物理的教科書 也可以說是他對於物理學未來的看法

當然 很多看法是他的一己之見就是了XD




從2017年以來 這四年有三年都頒給了宇宙跟天文物理相關的物理

可以說 諾貝爾獎委員會完全的認同這個領域的重要性 以及其提供的證據之堅實

而這可能甚至只是這個領域的起頭

畢竟在宇宙學中 依然存在著許許多多偉大而深刻的疑問

等待現在與未來的物理學家的努力解答

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