霍金是對的!科學家稱:在實驗室創造的「黑洞」證實了霍金輻射

2021-01-08 仰望星際

在第一張黑洞圖片證實了愛因斯坦提出的理論之後,輪到已故科學家史蒂芬·霍金為他畢生的部分工作辯護了。

在《自然》雜誌上發表的一篇論文中,科學家們表示,他們已經證實了霍金的同名理論——霍金輻射。霍金輻射假設,由於量子物理和引力的不同因素,黑洞從表面發出輻射。

為了驗證這一理論,以色列理工學院的科學家們轉向了聽起來很瘋狂的科學:創造他們自己的黑洞。

科學家們希望有一天能夠研究黑洞的輻射,目前黑洞離儀器收集數據的距離太遠。

據Gizmodo報導,由於缺乏能夠遠距離觀測黑洞周圍輻射的儀器,研究人員轉而使用一種名為玻色-愛因斯坦凝聚態的量子材料來模擬黑洞。

這種材料是用雷射捕獲銣原子製成的,類似於黑洞,它會產生一個「不返回點」,除了不消耗光,這種物質還會影響聲音。

同樣像黑洞一樣,聲音作為光的替代品,在遇到物質時有兩種選擇,一種是遠離物質,另一種是進入物質,但一旦進入就無法逃脫。

模擬結果與霍金的預測完全一致。

2016年,這些研究人員已經觀測到了霍金輻射的初步證據,而他們的第二個也是最近的一個實驗能夠證實輻射的一系列特徵。

在這些新的觀測結果中,有關於黑洞類似物的熱光譜和產生的波長的讀數,兩者都與霍金的預測相符。

在另一項研究中,科學家們最近首次能夠成像一個黑洞,現在可能已經解開了這個神秘現象的另一個秘密。

在我看來,我們所看到的是霍金的計算是正確的。

研究人員的發現似乎也支持霍金關於黑洞悖論的理論,即黑洞消耗的物質是否完全丟失。

這個悖論使廣義相對論與霍金關於量子物理學的發現對立起來。雖然相對論規定能量不能被摧毀,只能被轉移,但霍金輻射似乎表明能量是可以被消除的。

如何調和這一矛盾仍然是理論物理學家們爭論不休的問題。

至於霍金輻射,最近的實驗為它的存在提供了有史以來最有力的證據,但仍然缺乏絕對的證據,因為從來沒有人能夠在實際的黑洞中觀察到這種現象。

研究人員表示,他們計劃繼續進行這項實驗,希望在科學能夠分析真實情況之前,能對輻射如何隨時間變化有更深入的了解。

信息悖論,可以追溯到阿爾伯特·愛因斯坦,幾十年來一直吸引著史蒂芬·霍金和其他物理學家。

1915年,愛因斯坦發表了廣義相對論,預言黑洞可以由三個關鍵特徵來定義,它們的質量、電荷和自旋。

在20世紀70年代,霍金以愛因斯坦的工作為基礎。

他說黑洞有溫度,因為熱的物體失去熱量,它們最終會蒸發消失。

量子力學定律說,信息永遠不會丟失,但這對我們目前對黑洞的理解提出了一個悖論。

霍金想知道先前落入黑洞的物體發生了什麼。

他說,視界的概念是有缺陷的,光無法從視界逃逸。

物理學家認為,雖然墜入黑洞的粒子可能已經消失,但它們的信息仍在量子粒子的「軟毛」中徘徊在湮沒的邊緣。

在一篇新論文《黑洞熵與柔軟的毛髮》中,霍金和他的同事們發現,如果一個物體被拋入黑洞,它的熵會發生變化。

佩裡教授在《衛報》的一篇文章中寫道:「任何有溫度的物體都有熵。」

「熵是一種測量方法,用來衡量一個物體可以用多少種不同的方式由其微觀成分構成,但看起來仍然一樣。」

黑洞的熵,或者說是內部的無序,可以被黑洞邊緣的光子記錄下來。

當黑洞蒸發時,這些信息就會被釋放出來。

然而,這並沒有解決矛盾。

科學家們仍然想知道信息是如何儲存在柔軟的頭髮裡的。

他們仍然不知道這些信息在黑洞蒸發時是如何離開黑洞的。

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