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诺贝尔物理学奖又发给了天体物理!与该奖再次失之交臂的华人科学家有多牛?

杨清清 21Tech 2021-04-12
来源:21Tech(News-21)
作者:杨清清
编辑:李清宇、刘雪莹


北京时间10月6日晚间消息,2020年诺贝尔物理学奖在瑞典揭晓。罗杰·彭罗斯(Roger Penrose)、莱因哈德·根泽尔(Reinhard Genzel)和安德里亚·格兹(Andrea Ghez)三位物理学家分享了今年的这一奖项,获奖原因是他们发现了“宇宙最黑暗的秘密”,即黑洞。

诺贝尔物理学奖是根据瑞典著名化学家阿尔弗雷德·贝恩哈德·诺贝尔的遗嘱,以其部分遗产作为基金创立的5个奖项之一,旨在奖励对人类物理学领域里做出突出贡献的科学家,由瑞典皇家科学院颁发。设立物理学奖项,最早在阿尔弗雷德·诺贝尔1895年的遗嘱中被提及。

从1901年至2019年,诺贝尔物理学奖已颁发113次,其中最年轻的获奖者为25岁,最年长者为96岁,此前历届得主中有三位女性。
 
最黑暗的秘密

据诺奖官方介绍,本次诺贝尔物理学奖一半授予罗杰·彭罗斯,获奖原因是其“发现黑洞的形成是对广义相对论的稳定预测”。


官方表示,罗杰·彭罗斯发明了巧妙的数学方法,探索了爱因斯坦的广义相对论,“他证明了该理论可预测黑洞的形成,这种时空中的怪物可以捕获进入其中的万物。”

另一半则授予莱因哈德·根泽尔和安德里亚·格斯,获奖原因是他们“发现银河系中心的超大致密物体”。他们的研究成果认为,一个隐形且非常重的天体控制着我们银河系中心恒星的轨道。目前唯一已知的解释是,那是一个超大质量的黑洞。

今年诺奖奖金为1000万瑞典克朗(约合760万人民币),这意味着罗杰·彭罗斯拿到500万克朗,另外两位物理学家分享500万克朗。


今年诺贝尔物理学奖的颁发,是否与去年首度流出的黑洞照片有关,无从得知。但毫无疑问,黑洞真容面世,带来的震撼是史无前例的。2019年4月10日,事件视界望远镜(EHT)宣布了超大质量黑洞的照片,望远镜的观测目标包括银河系中心黑洞Sgr A*,以及位于星系M87中的黑洞。照片甫一公布,全球轰动,各大新闻媒体争相报道。

同时,与上次黑洞照片流出的舆论类似,今年物理学奖公布之后,有多位人士感叹史蒂芬·霍金的逝去。霍金在科学上有许多贡献,包括与本次诺奖得主之一的罗杰·彭罗斯共同合作提出在广义相对论框架内的彭罗斯-霍金奇性定理,以及他对关于黑洞会发放辐射的理论性预测(现称为霍金辐射)。

“霍金对黑洞物理学的贡献是开创性的,在霍金和彭罗斯之前,没有人知道黑洞这种奇特的天体可以用数学上严格的东西来描述,可以说是霍金开创了黑洞物理学。”有业内人士评论道。

 
天体物理学成大赢家

需要注意的是,细数近四年的诺贝尔物理学奖中,有三年的奖项均与宇宙学及天体物理学相关,宇宙天体相关奥秘的研究可谓是近年来诺奖的大赢家。

因此,有人戏称诺贝尔物理学奖该改名为诺贝尔天文学奖了。

资料显示,除了2020年的“黑洞探秘”获奖之外,2019年摘得诺贝尔物理学奖的是宇宙学和系外行星领域。美国普林斯顿大学名誉教授詹姆斯·皮波斯(James Peebles)因“在物理宇宙学上的理论发现”独享一半奖金,瑞士日内瓦大学教授米歇尔·马约尔(Michel Mayor)和迪迪埃·奎罗兹(Didier Queloz)因“发现一颗环绕类太阳恒星的系外行星”共享另一半奖金。

而2017年的主题词则是LIGO引力波。三名美国科学家雷纳•韦斯、基普•索恩和巴里•巴里什获奖,理由是“在LIGO探测器和引力波观测方面的决定性贡献”。
 
热门华人候选人再度落选

本次诺贝尔物理学奖公布之前,有媒体预测,“纳米发电机之父”王中林有望获得今年的诺贝尔奖。


事实上,早在2015年,便有预测表示,中科院外籍院士王中林教授成为诺奖热门。即便2015年不会获奖,也将在未来得奖。

不过当年,斩获诺贝尔物理学奖的是日本科学家梶田隆章与加拿大科学家阿瑟•麦克唐纳,两位科学家专注于中微子振荡的研究,夺奖热门王中林最终与奖项失之交臂。

作为纳米领域研究的“大拿”,身为佐治亚理工学院终身校董事讲席教授、中国科学院外籍院士和欧洲科学院院士、中国科学院北京纳米能源与系统研究所所长、首席科学家的王中林,早已斩获诸多国际大奖。

2019年6月14日,王中林凭借在微纳能源和自驱动系统领域的开创性成就,获得2019年度“阿尔伯特·爱因斯坦世界科学奖”(Albert Einstein WorldAward of Science),他也是首位获此殊荣的华人科学家。

意大利总统马塔雷拉为王中林颁发埃尼奖奖章,图:中国日报

作为“纳米发电机之父”,王中林于2006年首次发明了压电纳米发电机,2007年成功首次研发出由超声波驱动的可独立工作的直流纳米发电机,2008年研发出可以利用衣料来实现发电的“发电衣”的原型发电机。

对于人类社会而言, 是革命性的变化。通俗而言,它可以将微小的机械能转化为电能。如果植入皮下,可利用肌肉活动来供电而无需更换电池,便可检测血脂、血糖和心脏活动。放置于水中,即可监测水质和环境。

王中林曾举例称,如果将纳米发电机放在地毯和地板下,老人每走一步便会生成一个电信号。如果老人摔倒可远程通知家人。


除了压电纳米发电机之外,2012年,王中林还成功研发摩擦纳米发电机,这为收集利用海洋能源提供了新的解决方案。据了解,摩擦纳米发电机的输出效率远高于电磁发电机,非常适用于收集蓝色能源,在缓慢流动和随机方向的波流条件下能够稳定输出功率。

“我们将摩擦发电机做成了球形,像网球一般大小。通过球中套球,外层的球在水中随波浪晃来晃去,里边的球也随波动晃来晃去,就会产生发电所需的能量。并且因为它是球体,所以是无规则的,哪个方向都可以。通过发电球积少成多的规模效应,收集波动能量并发电的可能性大大提高了。”王中林解释称。

目前,纳米发电机的研究已成为国际纳米科技在微型能源研究领域的热点,它被中国两院院士评为2006年度世界科学十大科技进展之一;2008年,被英国《物理世界》评选为世界科技重大进展之一。

2009年,《MIT Technology Review》评选为十大创新技术之一;《Science Watch》在有关能源和燃料的一刊中也重点报道了王中林发明纳米发电机的过程和重大意义,英国《新科学家》期刊把纳米发电机评为在未来十到三十年以后可以和手机的发明具有同等重要性和影响的十大重要技术之一。

数据统计显示,王中林已经发表论文1500余篇,包括55篇在NATURE、SCIENCE及其子刊上发表的文章;根据Google Scholar的统计,截至2020年7月,王中林教授的论文被引用次数超过24.8万次,标志学术影响力的H指数为245。

在2018年4月公布的所有学科领域专家的H指数全球排名中,王中林位居第35位,是H指数前100名中三位华人科学家之一。





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