你可能会认为黑洞是邪恶的星际漩涡,是巨大的球体,由谁也不知道是什么物质组成,密度之大甚至连光都无法逃逸。但在 1974 年,斯蒂芬·霍金在科学界掀起了波澜(这是一个物理学笑话),他提出了一个理论,认为黑洞可能并没有那么暗;也许它们会发出微弱的粒子光,这些粒子几乎无法逃脱引力。一位科学家认为他重现了那种光芒。 以色列海法理工学院的 Jeff Steinhauer 在他的实验室中利用声音定律而非光定律制造出了一个黑洞的类似物。他的黑洞发出了明显的信号,为霍金的同名理论——霍金辐射提供了令人信服的证据。这项研究意味着黑洞可能并非我们所认为的深不见底的空洞。它对整个物理学领域也有更广泛的影响,该领域的主要目标是创建一个理论,将引力理论所需的巨大距离与粒子物理学中研究的微小长度联系起来。 斯坦豪尔对《大众科学》杂志说: “我认为这项研究可以独立验证霍金的计算。” 斯坦豪尔的黑洞并非吸光巨兽,而是实验室中一排冷铷原子,是一种称为玻色-爱因斯坦凝聚态的物质。他利用激光创造了一种瀑布:一侧有很多原子缓慢移动,但随后以比声速更快的速度从边缘涌向另一侧。这意味着声子(声音的单个单位)无法越过能量瀑布的边界。这就像一个黑洞,只不过在太空黑洞中,它的光粒子无法逃脱引力的光速牵引。斯坦豪尔今天在《自然物理》杂志上发表了他的研究成果。 量子力学很奇怪,在最小尺度上,粒子会与其反粒子一起出现并消失。在真实的黑洞中,斯蒂芬·霍金预测这些粒子可能会随机出现在黑洞引力最远的两侧,因此一个粒子会被吸入黑洞,而另一个粒子则设法逃脱。斯坦豪尔在他的原子瀑布的两侧观察到了同样的效果;一股粒子流落入黑洞,另一股粒子流从另一侧流出。斯坦豪尔能够证明这两个粒子是纠缠的,这意味着无论它们相距多远,它们的属性都是相互依赖的,这是所谓的霍金辐射的要求 必须强调的是,斯坦豪尔使用的并不是真正的黑洞,耶鲁大学天体物理学家、美国宇航局爱因斯坦研究员格兰特·特伦布莱 (Grant Tremblay) 在一封电子邮件中告诉《大众科学》 。你不能立即将研究结果转化为我们在太空中看到的黑洞具有相同的行为。然而,像布莱恩·格林这样的物理学家经常讨论将引力与电磁力以及原子内的作用与弦理论和量子引力等理论结合起来,形成万物理论。斯坦豪尔指出,观察黑洞中粒子与引力的相互作用将进一步证明这些理论实际上可以结合起来。在斯坦豪尔的黑洞中看到霍金辐射表明,他的声音类似物是制作真实物体模型的有用工具。 “这个结果是一个非常优雅的例子,说明了玻色-爱因斯坦凝聚态如何在实验室环境中充当黑洞类似物,”Tremblay 说,“这使得在真实黑洞上无法进行的实验成为可能。” |
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