2020年諾貝爾獎昨（6）日頒發物理學獎，英國牛津大學學者潘羅斯（Roger Penrose）、德國天文學家根策爾（Reinhard Genzel）及美國女性天文學家吉茲（Andrea Ghez）因研究黑洞而共享殊榮。其中潘羅斯將得到1,000萬瑞典克朗獎金（約893.8萬澳門元）的一半，獲獎原因是「發現黑洞的形成是廣義相對論的強大預測」，根策爾及吉茲則將平分另外半數獎金，得獎原因是發現銀河系中心有一個質量約為太陽 400 萬倍的超大質量黑洞。

從左到右分別是 潘羅斯（89歲）英國數學物理學家 牛津大學數學學院教授

吉茲（55歲） 美國天文學家 美國物理學會院士

根策爾（68歲） 德國天體物理學家 加州大學伯克利分校教授

諾貝爾物理學獎首次頒給研究黑洞的學者，表揚他們發現在相關領域開創新的局面。

黑洞是宇宙最奇特的現象之一，體積非常小、質量很高，亦無法被肉眼看見。這些時空中的「質量怪物」能捕獲一切物體，連速度最快的光都無法逃脫。而潘洛斯使用了非常巧妙的數學，證明了瞭「現代物理學之父」愛因斯坦的「廣義相對論」與黑洞間的關係。可以說，沒有潘洛斯的研究，物理學家就無法順利理解黑洞。

其實愛因斯坦本人並不認為黑洞確實存在，但在1965年1月，即愛因斯坦去世十年後，潘洛斯利用自己發明的數學公式與理論，拓展了愛因斯坦「廣義相對論」所推導的結論，不僅證明黑洞確實可以形成，並且詳細描述了黑洞的性質，包括在黑洞中心藏有「奇點」，所有人類所熟知的物理法則在那裡都失去了意義。潘洛斯的開創性理論是自被視為自愛因斯坦之後，對「廣義相對論」最重要的貢獻之一。

曾啟蒙霍金研究黑洞

值得一提的是，潘羅斯是已故英國理論物理學家霍金的啟蒙恩師兼合作夥伴。可以說，霍金開始研究黑洞，就是受到潘洛斯的啟發，二人之後合作完成了奇點理論等工作，但霍金於2018年去世，由於諾貝爾獎不授予已逝的科學家，因此霍金可能遺憾錯過了諾貝爾物理學獎。

勘測同一個黑洞未曾合作

證實黑洞存在後，天文物理學家開始尋找黑洞的分布與位置。自1990年代起，現為德國馬克斯普朗克地外物理研究所所長的根策爾，以及加州大學洛杉磯分校（UCLA）天文物理學教授的吉茲，各自帶領著一個團隊，研究銀河系中心一個名為「人馬座A*」的區域，但期間從未有過合作。

透過分析最接近銀河系中心最亮恆星的軌道，這兩個團隊都發現有一個看不見、「超大緻密天體」正在拉扯靠近銀河系中心的恆星，促使它們改變軌道並快速移動。目前關於該緻密天體的唯一解釋即為「超大質量黑洞」，證明「人馬座A*」實質上是一個超大質量黑洞。經計算，兩個團隊都提供了迄今為止最令人信服的證據，表明銀河系中心有個約 400 萬個太陽質量的超大質量黑洞。

三人的傑出研究成果，讓世人有機會一窺宇宙最「黑」的秘密，也為2019年「史上第一張黑洞照片」奠定基礎。諾貝爾物理學委員會主席哈維蘭德（David Haviland）表示，得獎者的發現在黑洞研究領域開創新的局面，但這些奇異天體仍留有許多問題，包含它們的內部結構為何，還有如何在緊鄰黑洞的極端條件下檢驗引力理論等，都等待著未來研究者的解答。