霍金可能是對的

研究人員可能已經在實驗室中重現了難以捉摸的黑洞現象

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1974年,斯蒂芬·霍金推測,黑洞應該從其外邊界釋放出少量粒子或輻射。這一發現確立了霍金作為傑出科學家的聲譽,併為他備受矚目的公眾形象奠定了基礎,其中包括暢銷書和在辛普森一家中的客串演出。在所有名人效應之中,霍金輻射的最初理論(即黑洞現象的名稱)幾乎已被遺忘,至少對公眾而言是這樣。從未從真實的黑洞中探測到這種微弱的輻射,研究人員也無法在實驗室中產生這種效應。

幾年前,義大利的一組科學家決定嘗試一種新方法來檢驗霍金的理論。他們使用一塊玻璃來重現黑洞的“事件視界”——一個有去無回的點,即使是光也太慢而無法逃脫,霍金認為輻射會在那裡產生。他推斷,除了落入黑洞的普通物質和光之外,還應該有粒子不斷地出現和消失。量子力學規定,即使在真空中,也會產生這種短暫的粒子對;在宇宙的大部分角落,這些粒子對很快又一起消失回到真空中。但在事件視界,一個粒子可能會被黑洞捕獲,留下另一個粒子自由地作為輻射逃逸。

因蘇布里亞大學的丹尼爾·法喬和他的同事們在熔融石英玻璃的一部分中建立了事件視界,這是一種介質,在其中強雷射脈衝可以區域性擾亂光線穿過玻璃的速度。這種擾動形成了一個移動的事件視界,阻止光子超過它。如果一對光子產生得足夠靠近事件視界,它們將分離,並且無法返回真空。研究人員記錄到光子從玻璃中向外射出,大約每 100 個雷射脈衝一個光子,具有他們預測的霍金輻射的所有特徵。他們最近在物理評論快報上發表了他們的研究結果。


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物理學家們對這一觀察結果的確切含義存在分歧。蘇格蘭聖安德魯斯大學的烏爾夫·萊昂哈特說,這項新研究確實代表了對霍金輻射的首次觀察。其他人則不太確定。馬里蘭大學的西奧多·A·雅各布森說,他更相信另一組最近發表的關於流動水中霍金輻射的非量子模擬的論文。他指出,法喬的研究小組無法驗證光子是否成對出現在事件視界。“在我們的大塊玻璃中,我們無法說出另一個光子最終會出現在哪裡,”法喬指出。但萊昂哈特提出了人工事件視界方案,並且正在光纖中研究這種現象,他可以檢測到兩個光子並顯示它們的共同來源。“一旦他做到這一點,我認為這將結束所有的討論,”法喬說。

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