原文作者：Zeeya Merali
事件視界望遠(yuǎn)鏡團(tuán)隊(duì)榮獲2020年度的基礎(chǔ)物理學(xué)突破獎(jiǎng)；生命科學(xué)突破獎(jiǎng)和數(shù)學(xué)突破獎(jiǎng)也已揭曉。
4月，“事件視界望遠(yuǎn)鏡 ”團(tuán)隊(duì)發(fā)布了黑洞及其事件視界的首張照片。
今年4月，事件視界望遠(yuǎn)鏡（EHT）團(tuán)隊(duì)發(fā)布了首張黑洞照片[1,2,3,4,5,6]讓全世界得以一睹黑暗的中心。如今，這項(xiàng)偉大的成就為背后團(tuán)隊(duì)贏得了2020年度的基礎(chǔ)物理學(xué)突破獎(jiǎng)，獎(jiǎng)金達(dá)300萬美元。科學(xué)突破獎(jiǎng)是科學(xué)和數(shù)學(xué)界獎(jiǎng)金最豐厚的獎(jiǎng)項(xiàng)之一。
上圖顯示的是位于Messier 87星系中心的超大質(zhì)量黑洞，距離地球約1700萬秒差距（5500萬光年）。在黑洞事件視界邊緣可見一圈光環(huán)——事件視界是有去無回的界面，超過視界之后的引力非常大，即使是光也無法逃脫。這圈光是熱物質(zhì)穿過事件視界時(shí)產(chǎn)生的，所形成的圓形輪廓恰好勾勒出整個(gè)黑洞的形狀。
“20年前，我們踏上了嘗試看見不可見之物的征程，如今終于得償所愿，”EHT團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人、哈佛大學(xué)天體物理學(xué)家Shep Doeleman說，“得獎(jiǎng)的感覺非常美妙?！?/p>
“這是人類第一次用肉眼看見這些非常奇特又極不尋常的天體，”北卡羅來納州立大學(xué)的天體物理學(xué)家Katie Mack表示，“只能用酷來形容！”
為黑洞成像，仰賴大量的團(tuán)隊(duì)合作。EHT團(tuán)隊(duì)調(diào)用了分布在全球多地的八臺(tái)望遠(yuǎn)鏡，并利用1億年不超過1秒誤差的原子鐘使望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行同步觀測(cè)。在此基礎(chǔ)上，研究人員等于獲得了一臺(tái)地球口徑的望遠(yuǎn)鏡，足以為黑洞成像。Doeleman記得項(xiàng)目初期頂著很大的風(fēng)險(xiǎn)：“我們實(shí)地考察各個(gè)望遠(yuǎn)鏡，歷經(jīng)千辛萬苦，卻時(shí)?？帐侄鴼w?！?/p>
頒獎(jiǎng)典禮將于11月3日在美國航空航天局（NASA）的艾姆斯研究中心舉行，整個(gè)EHT團(tuán)隊(duì)的347名成員將共同分享這一榮譽(yù)。科學(xué)突破獎(jiǎng)由俄裔以色列億萬富翁Yuri Milner在2012年創(chuàng)立。如今，所有獎(jiǎng)項(xiàng)均由他本人和其他互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)家共同資助，其中包括Facebook的Mark Zuckerberg和谷歌的Sergey Brin。
生命科學(xué)突破獎(jiǎng)
2020年度的生命科學(xué)突破獎(jiǎng)一共有四個(gè)單項(xiàng)獎(jiǎng)。其中，美國洛克菲勒大學(xué)的遺傳學(xué)家Jeffrey Friedman 因發(fā)現(xiàn)“瘦素”而獲獎(jiǎng)，這種激素可以向大腦發(fā)送信號(hào)，幫助調(diào)節(jié)我們的食欲，增加飽腹感。據(jù)他回憶，1994年，當(dāng)他的團(tuán)隊(duì)經(jīng)過八年的努力成功克隆出在肥胖小鼠體內(nèi)編碼瘦素基因的突變版本時(shí)[7]，他感到“雙腿發(fā)軟”。他說：“得知獲獎(jiǎng)的消息讓我非常激動(dòng)?！?/p>
“Friedman的發(fā)現(xiàn)具有開創(chuàng)性意義，他帶動(dòng)了后來幾十年圍繞食欲的各種研究發(fā)現(xiàn)?！眰惗貒鯇W(xué)院的內(nèi)分泌學(xué)家Jane Howard評(píng)價(jià)道，她曾研究饑餓導(dǎo)致的瘦素水平下降會(huì)如何損害免疫系統(tǒng)[8]。她說，雖然體重看似是由各種基因和環(huán)境因素共同調(diào)節(jié)的，但Friedman的發(fā)現(xiàn)表明單個(gè)基因居然有如此巨大的作用，這改變了科學(xué)家對(duì)肥胖的看法。
賓夕法尼亞大學(xué)的神經(jīng)科學(xué)家Virginia Man-Yee Lee因破解了蛋白在腦細(xì)胞中發(fā)生纏結(jié)的機(jī)制而得獎(jiǎng)。神經(jīng)退行性疾病，如阿爾茲海默病、帕金森病和運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元?。∥s側(cè)索硬化），都涉及這類纏結(jié)。Lee稱得獎(jiǎng)是“一個(gè)出乎意料的驚喜”。
德國馬克斯·普朗克生物化學(xué)研究所的Franz-Ulrich Hartl和耶魯大學(xué)的生物學(xué)家Arthur Horwich也摘得大獎(jiǎng)，因?yàn)樗麄?strong>解釋了“分子伴侶”如何幫助蛋白折疊成精確的三維形狀。最后一個(gè)單項(xiàng)獎(jiǎng)則頒給了加州大學(xué)舊金山分校的生理學(xué)家David Julius，以表彰其發(fā)現(xiàn)了疼痛感背后的分子機(jī)制。
魔杖與超引力
數(shù)學(xué)突破獎(jiǎng)?lì)C給了芝加哥大學(xué)的Alex Eskin，因其與菲爾茲獎(jiǎng)獲得者、伊朗數(shù)學(xué)家Maryam Mirzakhani（2017年去世）合作破解了“臺(tái)球問題”，解釋了臺(tái)球在多邊形臺(tái)球桌上的可能彈回路徑。兩人2013年發(fā)表的一篇論文被稱為“魔杖定理”[9]，因?yàn)樗ㄟ^結(jié)合拓?fù)鋵W(xué)、動(dòng)力系統(tǒng)和幾何學(xué)，輕松解決了此前難以攻克的諸多數(shù)學(xué)問題。
今年8月，“科學(xué)突破獎(jiǎng)”評(píng)選委員會(huì)將基礎(chǔ)物理學(xué)特別突破獎(jiǎng)?lì)C給了歐洲核子研究中心（CERN）的粒子物理學(xué)家Sergio Ferrara、麻省理工學(xué)院的Daniel Freedman 以及紐約石溪大學(xué)的Peter van Nieuwenhuizen，以表彰三人在上世紀(jì)70年代為統(tǒng)一所有自然力所做的嘗試[10]，他們提出的“超引力”產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。
參考文獻(xiàn)：
1. The Event Horizon Telescope Collaboration et al. Astrophys. J. 875, L1 (2019).
2. The Event Horizon Telescope Collaboration et al. Astrophys. J. 875, L2 (2019).
3. The Event Horizon Telescope Collaboration et al. Astrophys. J. 875, L3 (2019).
4. The Event Horizon Telescope Collaboration et al. Astrophys. J. 875, L4 (2019).
5. The Event Horizon Telescope Collaboration et al. Astrophys. J. 875, L5 (2019).
6. The Event Horizon Telescope Collaboration et al. Astrophys. J. 875, L6 (2019).
7. Zhang, Y. et al. Nature 372, 425–432 (1994).
8. Howard, J. K. et al. Nature Med. 10, 734–738 (2004).
9. Eskin, A. & Mirzakhani, M. Preprint at https://arxiv.org/abs/1302.3320 (2013).
10. Freedman, D. Z., van Nieuwenhuizen, P. & Ferrara, S. Phys. Rev. D 13, 3214–3218 (1976).
原文以 First-ever picture of a black hole scoops US$3-million prize 為標(biāo)題
發(fā)布在 2019年 9月 5日《自然》新聞上
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Nature|doi: 10.1038/d41586-019-02659-5
