首页 百科知识 霍金也许是对的

霍金也许是对的

时间:2022-02-21 百科知识 版权反馈
【摘要】:微弱的霍金辐射从未在天文观测中被证实,研究者也未能通过实验手段产生这种效应。一群意大利科学家则另辟蹊径,来检验霍金的预言。一旦进入事件视界,任何事物都无法逃脱,即便以光速运动也是枉然。霍金却认为,正是在这个边界上会有辐射产生。他指出,法乔的小组尚不能确定光子是在事件视界边缘成对产生的。
霍金也许是对的_极简宇宙新知

撰文|约翰·马特森(John Matson)

翻译|庞玮


相比于笼罩在各种光环下大名鼎鼎的霍金本人,他的重要预言霍金辐射却被公众淡忘了。但科学家们从未停止探索的脚步,一群意大利科学家就通过在实验室里再现“事件视界”,观测到了与霍金的预言相符的结果,但他们观测到的是否就是霍金辐射目前还无法确定。


1974年,斯蒂芬·霍金(Stephen Hawking)预言,黑洞的外边缘会释放出微弱的粒子流,形成所谓的霍金辐射。该理论不仅确立了霍金顶尖科学家的地位,而且为他成为公众瞩目的明星铺平了道路。看看他那些频频引发话题的畅销书,还有在著名动画片《辛普森一家》(The Simpsons)里的客串演出,其受关注程度可见一斑。在各种光环的笼罩之下,大家只知道霍金辐射是与黑洞相关的神秘现象,而最初的那个理论却被人们,至少是被公众淡忘了。微弱的霍金辐射从未在天文观测中被证实,研究者也未能通过实验手段产生这种效应。

一群意大利科学家则另辟蹊径,来检验霍金的预言。他们用一块玻璃再现了黑洞的“事件视界”。一旦进入事件视界,任何事物都无法逃脱,即便以光速运动也是枉然。霍金却认为,正是在这个边界上会有辐射产生。他的推理是,既然普通物质和光都能被吸入事件视界,那么不断产生又消失的虚粒子应该也难逃厄运;这些虚粒子是借由量子规律从真空中成对产生的短命鬼,在宇宙中的绝大多数地方,虚粒子对都转瞬即逝,产生出来很快又湮灭于真空之中;但在黑洞事件视界边缘,虚粒子对中的一个粒子可能坠入事件视界,留下另一个粒子以辐射的方式逃离黑洞。

意大利英苏布里亚大学的物理学家达尼埃莱·法乔(Daniele Faccio)和同事一起,在一块2厘米长的熔融石英玻璃器件中制造出了事件视界。选用这种玻璃是因为,在强激光脉冲的照射下,脉冲点周围的光速会被减慢,甚至可以降低到零,于是在脉冲点周围就形成了一个事件视界,随着脉冲一起运动。任何光子都无法穿透这一事件视界。如果在接近这个事件视界的地方有一对虚光子产生,其中一个光子就有可能被运动中的事件视界扫除,另一个光子则得以逃逸,二者无法相遇湮灭而重归真空。法乔等人在实验中记录到了从玻璃中向外射出的光子,平均每100个脉冲就有1个此类光子出现,而且所有特征都与霍金预言的辐射相吻合。他们已经将实验结果发表在了2011年出版的《物理评论快报》(Physical Review Letters)上。

alt

对于如何解释这些观测结果,物理学家仍有分歧。苏格兰圣安德鲁斯大学的乌尔夫·伦哈特(Ulf Leonhardt)认为,该实验的确是人类第一次观察到霍金辐射。其他人则不那么确定。美国马里兰大学的西奥多·雅各布森(Theodore A. Jacobson)说,他更倾向于相信另一个研究组公布的结果——他们在流水中观察到了霍金辐射的非量子对应物。他指出,法乔的小组尚不能确定光子是在事件视界边缘成对产生的。法乔自己也提到:“我们所用的玻璃块是个庞然大物,我们没办法确定另一个光子最后去了哪里。”不过,作为人工事件视界实验方案的提出者,伦哈特眼下也在研究同样的现象。他采用了尺度较小的光纤,能够将两个光子全都检测出来,这样就能确定它们是否源于一处。法乔说:“只要实验一出结果,所有的争论都将尘埃落定。”

免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。

我要反馈