黑洞得名的原因是光无法逃脱一个特定的界面——视界。但是1974年,史蒂芬·霍金提出,视界里的量子效应,可以使黑洞不是完全的“黑暗”。
“霍金说,视界可以产生成对的粒子。”以色列理工学院的物理学家杰夫·施泰因豪尔说道。“一个粒子远离黑洞逃逸,可能进入地球,而另一个粒子则被黑洞吞噬。”
理想情况下,我们可以研究这些逃逸粒子……这些粒子构成了“霍金辐射”这一理论。但是信号太弱了。在宇宙辐射背景下,我们根本看不到它发出的辐射。所以施泰因豪尔构建了一个黑洞模型。这个黑洞模型不仅能吸收光子,还能吸收声子——姑且认为声子就是声音粒子——模型使用的是铷原子气体,铷原子的运动速度比声音的速度要快。
“这意味着声子无法对抗铷原子继续前进。它们会被气流阻回。这就仿佛有人想要逆流而上,但是河水的速度快于他的游泳速度。声子试图逆流逃离就如同光子想要逃离黑洞一样。”
施泰因豪尔实际上并没有用管道将这些粒子输入设备。因为他根本不用这样做。他只是营造了产生量子效应的环境。“所以,两个‘游泳者'可以同时存在,而不需要任何人提供能量。”
施泰因豪尔用6天的时间进行4600次测试,并将测试结果拍照保存。他发现了逃逸粒子和被吸入黑洞粒子之间的关系……这相当于“霍金辐射”理论的演示实验。该研究结果发表在《自然物理》杂志上。
施泰因豪尔发现成对粒子之间存在量子关联,这被称为“量子纠缠”,这种关联可以帮助理论学家研究信息悖论。“所以现在的问题是,如果一个粒子被吸入黑洞,那么信息将去往何处?”这项研究不能回答这个问题。但是施泰因豪尔表示,“该研究给我们提供指导物理学家研究新物理学定律的线索。”
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