黑洞研究对于人类社会有深远的影响

本文刊载于《三联生活周刊》2020年第42期，原文标题《黑洞研究对于人类社会有深远的影响》，严禁私自转载，侵权必究

“物理学奖去年颁给了天文学领域，今年又一次颁给了天文学领域，就是因为在这个领域有了令人激动的进步。” 本届诺贝尔物理学奖的核心是关于一种神奇的天体——黑洞的研究。关于这几位科学家分别做出了怎么样的研究，对于人类理解宇宙又有怎样的贡献，诺贝尔物理学奖委员会成员、斯德哥尔摩大学理论物理学教授托尔斯·汉斯·汉森（Thors Hans Hansson）在发布会结束后通过电话接受了本刊的采访。

主笔/苗千

托尔斯·汉斯·汉森

三联生活周刊：这一届诺贝尔物理学奖对于大多数人来说可能会有些抽象，距离人们的日常生活比较远。你会怎么向读者们介绍今年获奖的几位科学家和他们的科学贡献？

汉森：关于物理学奖授予彭罗斯教授的那一部分，确实显得非常抽象，它是关于黑洞的理论问题。另外的一半，我认为从某种意义上来说，是非常直接的，因为它与人们对于恒星的观测有关。在黑夜里，人们都可以看到星空、星座和银河。人们也会想象在银河系的中心究竟存在着什么。通过太空望远镜和一些精确的观测技术，你就可以非常精确地观测到恒星的运行轨迹。随后人们发现，有些恒星非常接近银河系的中心位置，它们围绕着某个非常致密的、质量非常大的物体运转。这样的观测，人们虽然没法通过裸眼进行，但实际上却是非常容易理解的。

三联生活周刊：广义相对论已经成为基础物理学的支柱之一，生活中的很多实际应用也使用到了相对论原理，比如全球定位系统（GPS）。你认为人类对于黑洞的研究和探测对人类社会会产生什么样的影响？

汉森：黑洞研究对于人类社会有深远的影响。我们可以从不同的角度来看待这个问题。从最基本的方面来说，人类不断地问这样一个问题：我们在宇宙中处于什么样的位置？我们究竟在哪里？在我们的周围有什么？在我们的视野之外又是什么？早在飞机被发明之前，人们就会乘船旅行，去发现新的世界。人类就是通过这样的方式不断积累关于地球的知识。像伽利略这样的人，会更进一步，利用望远镜去观察月球和其他行星。这是一个不断向外探索的故事，人类不断拓展自己对这个宇宙的认识。我们还可以从技术层面看待这个问题。人类进行太空观测时所用到的新技术，通常都会在人类社会中有广泛的用途。比如说GPS技术也会用到抽象的广义相对论。

三联生活周刊：这一次获奖的两位天文学家研究的是银河系中心的超巨型黑洞，人类同时也在利用引力波探测器研究小型黑洞的合并现象。这届物理学奖是否会在总体上鼓励更多的科学家参与黑洞研究？

汉森：人类对于不同类型黑洞的研究是相互支持的，但另一方面对于小型黑洞和超巨型黑洞的研究也有其独立性。比如说引力波探测器LIGO，不仅能探测到黑洞合并，也能够探测到其他宇宙学现象，例如中子星的合并，这会让我们理解天体之间强烈的相互作用。另外人们对于黑洞的研究，也是在了解广义相对论的细节。比如说人们会研究有自旋的黑洞周围的时空性质，也就是通常所说的“克尔度规”（Kerr Metric）。现在人类还没有真正观测到这样的黑洞，这也是一个有趣的研究领域。

三联生活周刊：人类在未来有没有可能探测到来自超巨型黑洞合并所发射的引力波？

汉森：目前确实有一些关于这种现象的推测。从统计学的角度来说，这样的宇宙现象确实有可能发生，但是我不确定天文学家们是否真的能够探测到这样的现象。

三联生活周刊：除了黑洞研究之外，宇宙学领域在哪些方面的突破最值得期待？

汉森：有很多会产生出巨大能量的宇宙学事件，比如类星体、伽马射线爆发等等，人类对这些事件发生的具体过程还没有完全了解。这都涉及非常重要的问题。另外，在宇宙学研究中进行精密探测，得出精度越来越高的数据，对于人类建立标准宇宙模型，以及建立更精确的冷暗物质模型都很重要。这些研究都在进行之中。另外不同方向的宇宙学研究最终都关系到一个真正关键的基础性问题：在宇宙大爆炸的早期究竟发生了什么。

三联生活周刊：去年，两位行星科学家首次获得了诺贝尔物理学奖。行星科学在物理学领域中是一个相对新的领域。今年的物理学奖是有关相对论和黑洞研究。对于诺贝尔委员会来说，面对物理学中的不同领域以及各种重要的发明，怎样在其中做出权衡？

汉森：关于谁有资格获奖，每年都有很多很多的意见。人们通常会相信，诺贝尔物理学奖评选在不同的领域存在着某种分布。当然这种所谓的分布是会自然存在的。但是很多人会预测说，因为去年颁给了某个领域，所以今年就一定不会发给这个领域，甚至希望从中发现某种规律。实际上，物理学奖去年颁给了天文学领域，今年又一次颁给了天文学领域，就是因为在这个领域有了令人激动的进步。如果我们回顾诺贝尔物理学奖的历史，在粒子物理学领域也发生过类似的事情（在同一个领域接连颁奖）。说到底，这是由科学发展决定的，而不是出于让奖项显得尽量平均的目的来决定的。

三联生活周刊：今年的新冠疫情对于诺贝尔奖的提名和评选有什么影响？

汉森：在提名阶段疫情并没有太大影响，因为我们主要是通过电子邮件的方式进行联系。但是诺贝尔委员会的讨论方式必须做出改变。关于这方面的细节我不方便透露太多，但我们会保持社交距离，有时会选择通过网络进行讨论。可以想象，如果疫情发生在15年或是20年前，网络技术还没有这么发达，一切都会完全不同。

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