2020年度诺贝尔物理学奖揭晓，出乎所有人意料，颁给了黑洞相关的研究，其中一半颁给了霍金的好基友，牛津大学的数学教授罗杰·彭罗斯。
为什么说出乎所有人意料？因为诺贝尔物理学奖有一条不成文的规定：不会连续两年颁给同一领域，除非有突发事件，比如重大发现和理论证明，比如希格斯玻色子和引力波这样的突发事件。而去年，诺贝尔物理学家刚刚颁给了宇宙学和天体物理方面的（宇宙微波背景辐射和系外行星探测），而去年到今年并没有什么诺奖级别的重大发现，理论上今年是不会再给这个领域的了，结果出乎所有人意料，今年再次颁给了宇宙学和天体物理学！彭罗斯凭黑洞形成理论拿走了一半，剩下一半由两位通过天文观测确定银河系中心存在黑洞和获得中心黑洞质量的科学家平分。
彭罗斯相信很多人并不会觉得陌生，他原本是一位数学家，提出过著名的彭罗斯楼梯（又译潘洛斯阶梯，他在数学界和物理界好像有两个不同翻译的名字……），那道永远走不到头、不可能的楼梯，欣赏一下：
虽然他在数学界已经很牛，但其实他是作为一位物理学家为我们所熟悉的。那么问题来了，他一个数学家怎么跑到物理界来，还不客气地拿了个诺贝尔奖……这要谢谢那位霍金的大学老师丹尼斯·西亚马（Dennis Sciama），在彭罗斯到剑桥攻读数学的博士研究生时西亚马成功把他拐带进了广义相对论的大门，结果作为一个数学天才，彭罗斯在广义相对论领域像开了外挂一样，在广义相对论，特别是黑洞研究方面做出了众多重要的贡献，其中最知名的是他用数学方法证明了当大质量天体坍缩过程中必然产生视界和奇点。他是第一个在数学上证明广义相对论下黑洞的形成机制的。
后来西亚马把数学同样牛逼的天才学生霍金介绍给彭罗斯认识，两人成了英版杨振宁和李政道，随后两人共同证明了只有两个前提条件的终极版的奇性定理——当黑洞坍缩时，在极其一般的初始条件下，都必然产生奇点，既然初始条件不限，那么很自然，当整个宇宙都坍缩回去，也必然会产生奇点！而那两个前提条件是：广义相对论正确和因果律成立。
这样，由哈勃发现的宇宙膨胀推出来的宇宙大爆炸就有了底层的理论基础，而大质量天体坍缩也无需苛刻的初始条件即可产生视界和奇点。两人因对奇性定理的证明共同获得了1988年的沃尔夫物理学奖，这个是仅次于诺贝尔奖的物理学奖项。
那么问题来了，假如霍金还活着，他能跟彭罗斯一起获得诺贝尔奖吗？我个人觉得是有可能的。虽然这次授予彭罗斯的黑洞形成过程的理论推导是彭罗斯在与霍金合作之前就作出的，但既然是因黑洞颁的奖，把对黑洞理论贡献最大的霍金忽略掉绝对是难以服众的，大有当年“不给爱因斯坦颁奖别的物理学家都不好意思拿奖”的味道。
至于霍金可以因什么获奖？我都替他想好了——面积不减定理。这个定理的技术含量远不如奇性定理和霍金辐射，但问题是那两个目前都没有证明……而面积不减定理在LIGO和Virgo十几次的双黑洞引力波探测记录中无一违反，可以算是被证明了。关键是它同时让超大质量黑洞的形成成为可能，因为目前认为，超大质量黑洞形成很可能是通过合并产生的。假如霍金因面积不减定理获奖，就更有当年爱因斯坦因光电效应获奖的味道了。不过，霍金已不在了，诺贝尔奖委员会也不用纠结要不要给他颁奖了……
忘记介绍，面积不减定理说的是两个黑洞相互绕转并合并成一个更大的黑洞后，形成的大黑洞视界表面积将大于原来两个小黑洞视界表面积之和。你可能不明白这是怎么得出来的，它其实是严格限制了两个黑洞绕转时所能释放的总能量上限。
如果想更深入了解面积不减定理，可以看我去年5月份的文章：霍金系列之二：面积不减定理与引力波辐射
