探寻2021全国高考乙卷理科综合第18题背后的故事

1 引言

2021年全国高考乙卷理科综合第18题考察的是万有引力定律，但是试题的物理情景十分新颖，选自2020年诺贝尔物理学奖获奖事件。

事件比试题更精彩，更有料。

2 试题回放

3 背景资料

2020年诺贝尔物理学奖授予罗杰·彭罗斯(Roger Penrose)、赖因哈德·根策尔(Reinhard Genzel)和爱德莉亚·盖兹(Andrea Ghez)，以表彰前者“发现黑洞形成是广义相对论的一个有力预测”和后两者“发现我们星系中心的超大质量的致密天体”。

罗杰·彭罗斯，1931年出生于英国科尔切斯特。1957年毕业于英国剑桥大学。现为英国牛津大学教授。

赖因哈德·根策尔，1952年生于德国的巴特洪堡。1978年在德国波恩大学获博士学位。现为马克斯·普朗克外层物理研究所主任，兼任美国加州大学伯克利分校教授。

安德莉亚·盖兹，1965年出生于美国纽约。1992年在美国加州理工学院获博士学位。现为美国加州大学洛杉矶分校教授。

赖因哈德·根策尔和爱德莉亚·盖兹，两者各自领导着一组天文学家，从20世纪90年代初开始，就关注银河系中心一处名为人马座A*的区域。他们越来越精确地绘制出最靠近银河系中心的最亮恒星的轨道。

这两组研究团队的测量结果一致，都发现了一个非常重的、看不见的物体在吸引着一团恒星，使恒星以极快的速度运行。在一个不比太阳系大的区域里，聚集的物质大约为400万个太阳的质量。

根策尔和盖兹开发出新方法，利用世界上最大的望远镜，透过星际气体和尘埃组成的巨大云团，看到银河系的中心。他们改进了新技术，拓展了技术的极限，以解决地球大气造成的影响。他们还设计独特仪器，并致力于长期研究。他们的工作具有开创性，证明银河系中心存在一个超大质量黑洞，这是迄今为止最令人信服的证据。

银河系俯视示意图

银河系直径约10万光年，形状像一个扁平圆盘，其旋臂由气体、尘埃和几千亿颗恒星组成。我们的太阳就是其中之一。

离银河系中心最近的恒星

这些恒星的轨道是目前为止最令人信服的证据，能证明在人马座A*中隐藏着一个超大质量黑洞。据估计，该黑洞区域不比太阳系大，但质量约为400万个太阳质量。

4 感言

不以教材为世界，应以世界为教材。教师和学生都需要跳出应试教育的束缚，将视线投向更广阔的人类社会和大自然，关心国家大事，关注科技前沿，因为高考题的答案就隐藏在这些新闻报道里面。

高考命题的导向，亦是如此。

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