問：關于彭羅斯的獲獎原因，諾貝爾委員會給出的是“發(fā)現(xiàn)黑洞的形成是廣義相對論的堅實預言”（“for the discovery that black hole formation is a robust prediction of the general theory of relativity”），諾獎委員會發(fā)布的科普材料里還提到了奇點定理，您能簡單科普一下這項成果的內容和意義嗎？

盧昌海：1916年1月，距愛因斯坦（Albert Einstein）發(fā)表廣義相對論場方程不到兩個月，德國物理學家施瓦西（Karl Schwarzschild）就找到了場方程的一個嚴格解。黑洞作為廣義相對論的預言，若干主要特征（比如它的視界及所包含的奇點）在這個解中就已經(jīng)體現(xiàn)出了——雖然物理學家們用了很多年的時間來挖掘和理解那些特征。1939年，美國物理學家奧本海默（J. Robert Oppenheimer）和學生辛德（Hartland Snyder）對恒星坍塌為黑洞的過程進行了研究。這些都在一定程度上支持了廣義相對論對黑洞的預言。但這些研究都假定了嚴格的球對稱性，而現(xiàn)實世界里的恒星雖接近球形，卻不可能是嚴格球對稱的。因此，這些研究作為對黑洞的預言都不夠堅實。對恒星能否坍塌為黑洞，甚至黑洞能否存在，當時仍有大量懷疑——懷疑者中包括了愛因斯坦本人。

彭羅斯對黑洞研究的重要貢獻是，他采用了在當時的廣義相對論研究中還很新穎的幾何與拓撲方法，在不依賴對稱性的很普遍的條件下，證明了作為黑洞核心組成部分的奇點的出現(xiàn)是廣義相對論的必然推論。他的這類研究最早的一項完成于1965年，但那項研究仍假定了一個物理上無法確立甚至有可能不成立的條件，從而并不能完全打消對黑洞的懷疑——或者說仍不夠“堅實”。1970年，彭羅斯與霍金（Stephen Hawking）合作，去掉了那個條件，得到了一個更普遍的定理——即“霍金-彭羅斯奇點定理”。這個定理的所有條件都很現(xiàn)實，比如可在大質量恒星的坍塌過程中得到滿足，因此它的結論，即奇點的出現(xiàn)是廣義相對論的必然推論，也就非常堅實。諾貝爾委員會所說的“發(fā)現(xiàn)黑洞的形成是廣義相對論的堅實預言”指的就是這個——重點在“堅實”二字上。

問：作為一名數(shù)學物理學家，彭羅斯以純理論的成果獲得諾貝爾物理學獎，在近年是非常少見的，對此您怎么評價呢？

盧昌海：諾貝爾物理學獎通常頒給重大的觀測、實驗或與這兩者關系密切（比如對之作出解釋）的理論研究。純理論的研究也并非不能獲獎，但通常要等到其預言被觀測和實驗所證實——即不再是“純理論”——的那一天（這有時得等幾十年，甚至研究者至死也沒等到也屢見不鮮）。不過，彭羅斯的研究跟以往獲獎的純理論研究有些不同，它本身并不預言任何東西，而只是替廣義相對論作出了一個“堅實預言”——那預言無論被推翻還是證實，影響的都是廣義相對論而不是彭羅斯的研究，后者的正確性只取決于它的數(shù)學推理的正確性。從這個意義上講，彭羅斯的獲獎成果更接近數(shù)學定理——只不過是以廣義相對論為框架的數(shù)學定理。但是，這樣的數(shù)學定理對于揭示廣義相對論的性質有非常重要的價值，從這個角度講，它的性質雖是數(shù)學，領域卻是物理，獲得諾貝爾物理學獎雖然少見，卻并不“僭越”。

問：您在微博上說：“從某種意義上講，今年的諾貝爾物理學獎也許會成為一種尷尬。因為未來人們提起今年的諾貝爾物理學獎時，最容易想到的就是霍金。霍金的巨大聲望固然有很大比例來自他的身體條件，但他在黑洞研究上的實質貢獻也并不亞于——甚至可以說是高于——彭羅斯?；艚鸬牟猾@獎原本是說得通的，因為他的研究是純理論的，雖然黑洞本身的觀測證據(jù)已經(jīng)很強，直接驗證他的理論卻依然近乎不可能，從而不獲獎也說得通。但彭羅斯的黑洞研究是同樣類型的，他的獲獎直接推翻了霍金不獲獎的理由，且這種推翻并不是基于霍金去世之后才出現(xiàn)的新論據(jù)，從而使霍金的不獲獎成為了諾貝爾獎的一次無可推脫的缺漏，而且特別引人注目?！睂Υ?，您能簡單展開描述一下嗎？另外，霍金如果在世，能否獲得這一獎項？

盧昌海：彭羅斯的名字經(jīng)常和霍金的名字連在一起，這不是偶然的。這兩人合寫過論文也合著過書，前面提到的“霍金-彭羅斯奇點定理”就是一個例子。諾貝爾委員會在獲獎成果介紹中對彭羅斯1965年的研究著墨較多——也許因為那是彭羅斯一個人的成果。但如前所述，那項研究其實不夠“堅實”。與彭羅斯基本同時，霍金當時也在研究奇點（只不過彭羅斯的研究偏于黑洞奇點，霍金的研究則偏于宇宙學奇點），兩人1970年合作得到的“霍金-彭羅斯奇點定理”才足夠“堅實”，真正稱得上是“發(fā)現(xiàn)黑洞的形成是廣義相對論的堅實預言”。因此，霍金對此次獲獎成果的貢獻也是很大的。除此之外，霍金還在黑洞熱力學（其中包括了著名的“霍金輻射”）、“黑洞無毛發(fā)定理”等方面做過重要研究。因此我在微博上說，“霍金的巨大聲望固然有很大比例來自他的身體條件，但他在黑洞研究上的實質貢獻也并不亞于——甚至可以說是高于——彭羅斯”。

至于我說“今年的諾貝爾物理學獎也許會成為一種尷尬”，倒不是覺得彭羅斯的獲獎有何不當——如前所述，我對他的獲獎是持肯定態(tài)度的。我甚至希望今后有更多純理論的研究獲得諾貝爾物理學獎，因為這類研究其實早已是現(xiàn)代物理研究的重要組成部分了。只不過，彭羅斯的獲獎使霍金的不獲獎變得很突出，所謂“尷尬”指的是這個。諾貝爾獎的提名記錄有50年的保密期，等最近幾十年的記錄解密之后，我相信人們會看到霍金獲得過大量提名。對于他的不獲獎，唯一說得通的理由就是他的研究是純理論的，幾乎不可能被觀測和實驗所驗證。但彭羅斯的黑洞研究是同樣類型的，因此他的獲獎推翻了這一理由。也因此，我說彭羅斯的獲獎“使霍金的不獲獎成為了諾貝爾獎的一次無可推脫的缺漏，并且特別引人注目?！?/span>

當然，微博不可能面面俱到，從積極的方面講，我們也可以將彭羅斯的獲獎視為諾貝爾獎的一次“糾偏”，糾正對純理論研究的偏廢，雖然很遺憾地沒能在霍金生前就“糾”，但終究也是進展。

至于霍金如果在世能否獲得這一獎項，答案在我看來是非?？隙ǖ摹ａ槍诙吹募兝碚撗芯坎活C獎則已，若頒獎且霍金在世，只頒給彭羅斯而不頒給霍金是難以想象的。