这里是科学美国人——60秒科学
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 。”
谢谢大家收听科学美国人——60秒科学 。我是克里斯托弗·因塔利亚塔 。
译文为可可英语翻译,未经授权请勿转载!