Skip to main content

Web Content Display Web Content Display

Web Content Display Web Content Display

Nobel 2020 z fizyki za zgłębianie tajemnic „czarnych dziur i najmroczniejszych sekretów Drogi Mlecznej”

Decyzją Komitetu Roger Penrose, Reinhard Genzel i Andrea Ghez zostali tegorocznymi laureatami Nagrody Nobla z fizyki. W streszczeniu uzasadnienia podano: The Nobel Prize in Physics 2020 was divided, one half awarded to Roger Penrose "for the discovery that black hole formation is a robust prediction of the general theory of relativity", the other half jointly to Reinhard Genzel and Andrea Ghez "for the discovery of a supermassive compact object at the centre of our galaxy.

Nagroda trafiła do fizyka matematycznego (Rogera Penrosa) i dwojga astronomów obserwacyjnych (Reinhard Genzel i Andrea Ghez). Andrea Mia Ghez z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Los Angeles, doktor honoris causa Uniwersytetu Oksfordzkiego i członek Narodowej Akademii Nauk USA jest czwartą kobietą w historii, która otrzymała Nobla za odkrycia w dziedzinie nauk fizycznych.

O komentarz na temat tegorocznego „Nobla z fizyki” zapytaliśmy Profesora Edwarda Malca kierującego Zakładem Teorii Względności i Astrofizyki w Instytucie Fizyki Teoretycznej UJ. W swojej wypowiedzi Profesor Malec odniósł się do nominacji Rogera Penrosa – fizyka, kosmologa i filozofa, członka British Royal Society, a od 1994 roku także – członka zagranicznego PAN.

Roger Penrose urodził się w 1931 roku, jest emerytowanym profesorem Uniwersytetu w Oksfordzie. Zacznę od konstatacji, że przypisanie Rogerowi Penrosowi odkrycia, iż powstawanie czarnych dziur jest solidnym przewidywaniem ogólnej teorii względności, jest pewnym uproszczeniem, które równocześnie niezupełnie oddaje jego znaczenie w rozwoju ogólnej teorii względności.

Na przełomie lat 1950-tych i 1960-tych badał on fale grawitacyjne. Jego wyniki były na tyle znaczące, że mógłby on całkiem zasłużenie otrzymać nagrodę Nobla kilka lat temu, po odkryciu fal grawitacyjnych. W połowie lat 1960-tych Penrose pokazał pewnego rodzaju niekompletność ogólnej teorii względności – argumenty natury topologiczno-różniczkowej pokazały istnienie osobliwości. Można było interpretować te wyniki jako wskazanie, że powstawanie czarnych dziur jest czymś typowym, w silnie zakrzywionych czasoprzestrzeniach. W 1969 roku sformułował on tzw. hipotezę cenzury kosmicznej, zgodnie z którą te niewygodne osobliwości są schowane we wnętrzu czarnych dziur. Kilka lat później zaproponował on nierówność, której przypisano później jego nazwisko, dla przetestowania hipotezy cenzury kosmicznej. Nierówność wiąże ze sobą masę czasoprzestrzeni i pole powierzchni tak zwanego horyzontu pozornego. Została ona dowiedziona w bardzo specjalnym przypadku – tzw. riemannowskim - przez wybitnych matematyków Huiskena i Ilmanena, ale w ogólności ciągle jest wyzwaniem  i stanowi inspirację do dalszych badań.

Nie ma przesady w stwierdzeniu, moim zdaniem, że Roger Penrose nakreślił ramy rozwoju klasycznej i matematycznej teorii grawitacji w ostatnich kilkudziesięciu latach. Jego zainteresowania naukowe są zresztą szersze. Duże zainteresowanie szeroko pojętego środowiska naukowego wywołują jego książki, zwłaszcza „The Emperors New Mind”.

Warto podkreślić jego związek z polskim środowiskiem naukowym. Roger Penrose jest honorowym członkiem Polskiego Towarzystwa Relatywistycznego. Podkreślam to z tym większą przyjemnością, że przez ostatnie 4 lata byłem przewodniczącym tego Towarzystwa. Wielokrotnie wygłaszał wykłady w Polsce, w tym także w konferencjach organizowanych przez Polskie Towarzystwo Relatywistyczne. Bywał często gościem Uniwersytetu Jagiellońskiego, wygłosił wykład na jednym z seminariów Krakowskiego Towarzystwa Fizycznego w starej siedzibie Instytutu Fizyki UJ na ulicy Reymonta w Krakowie. Wykładał w krakowskim Centrum Kopernika Badań Interdyscyplinarnych.  

Reinhard Genzel (urodzony w 1952 roku, dyrektor ESA i profesor Uniwersytetu w Berkeley) i Andrea Ghez (profesor UCLA) są astronomami. Od prawie 30 lat obserwują obiekt znany jako Sagittarius A*, bardzo zwarty i masywny. Masę Sagittariusa A* ocenia się na prawie cztery mln mas Słońca. Trzeba powiedzieć, że już 30 lat temu astronomowie widzieli sporo obiektów, które można było interpretować jako czarne dziury, ale przypadek Sagittariusa A* nastręcza najmniej wątpliwości. Trzeba też podkreślić, że obserwacje tego regionu w centrum Drogi Mlecznej, w którym znajduje się domniemana czarna dziura są trudne, a precyzja oszacowania masy stała się możliwa do osiągnięcia dzięki odkryciu gwiezdnych satelitów Sagittariusa A*.

Pozostałe komentarze Nagrody Nobla 2020 z Fizyki dostępne są na stronie Uniwersytetu Jagiellońskiego