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早應得獎的彭羅斯

2020/10/8 — 10:32

Roger Penrose, photo credit: Biswarup Ganguly, CC BY SA 3.0, https://bit.ly/2SATHon

Roger Penrose, photo credit: Biswarup Ganguly, CC BY SA 3.0, https://bit.ly/2SATHon

對物理稍有興趣的,必會留意到連續兩年的諾貝爾物理學獎都是頒予天體物理 ── 去年是宇宙論和系外行星,今年是黑洞。誠然,近廿年來很多次都是天體物理:2002 年是宇宙中微子,2006 年是微波背景輻射。近十年更多:2011 年為宇宙加速膨脹,2013 年為 CERN 粒子碰撞,2015 年指中微子有質量(些少相關),2017 年 LIGO 引力波。

不難見到,天體物理的研究方向之一是極小的粒子層面,這對宇宙開初和暗物質等關係甚大,另一方向則是很闊很遠很宏觀的。今年之所以頒予黑洞,顯然跟首次拍得其「真貌」的照片有關。霍金是黑洞權威,假使捱得到今天,諾獎起碼有一半屬於他的,結果因一直未有觀測證實,他還是跟諾獎無緣。今屆得主之一彭羅斯(Roger Penrose)比霍金早十年出道,二人合著甚多。他引入了 trapped surface 這概念,證明了只要物質具備形成黑洞的其他條件但毋須呈對稱球體,最終亦會縮成奇點(singularity),見圖:

EHT 首張無線電黑洞照片 / NSF

EHT 首張無線電黑洞照片 / NSF

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其實這就是彭羅斯-霍金奇點定理(Penrose-Hawking Singularity Theorem)。誠然,二人早於 1988 年已因此而得沃爾夫獎,地位僅次於諾獎。故若霍金仍在,他應有份。

區區讀書時無正式學過黑洞,只是約卅年前閒時讀過錢誌恩和鄺立三的《黑洞》;後者曾在區區讀書的中學任教。對有高中物理程度的,此書頗為易讀。或許因而心雄,於是廿幾年前在書局揭過霍金和彭羅斯的The Nature of Space and Time,見公式不多,買了。結果第一章也讀不懂。反而彭羅斯的獨著 The Road to Reality: A Complete Guide to the Laws of the Universe,擺明寫給普羅大眾,將對數、微積分等由頭教起,應較可讀。不過此書過千頁,雖數式不多但亦須耐性。若買的話宜揀硬皮,否則未讀畢已散哂。

至於另兩位今屆得獎者,扮專家的區區不認識了,留待真正專家為大家介紹吧。

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