一項奇怪的新研究表明:黑洞最終將會完全蒸發消失!

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一項奇怪的新研究表明：黑洞最終將會完全蒸發消失！ 

責任編輯：科幻世界雜誌社更新時間：2020-06-02 10:53:00

來源：視覺中國

1974年，史蒂芬·霍金做出了他其中一個最著名的預言：黑洞最終會完全蒸發。

根據霍金的理論，黑洞並不完全是「黑」的，它會向外發射粒子。霍金相信，這種輻射最終會從黑洞吸走足夠的能量和質量，從而使黑洞消失。現在，這一理論被普遍認為是正確的，但人們曾經認為這個理論幾乎是不可能被證明的。

物理學家們已經首次展示了這種難以捉摸的霍金輻射——只不過是在實驗室裡。雖然使用我們當前的儀器並不能探測到非常微弱的霍金輻射，但通過使用聲波和一些最冷、最奇怪的宇宙物質，物理學家們得以製造出一個模擬輻射黑洞，物理學家們也得以一窺這種輻射。

粒子對

黑洞可以產生非常大的引力，甚至以光速運動的光子也無法逃脫。雖然太空真空通常被認為是空的，但量子力學的不確定性表明，真空中其實充滿了虛粒子，它們以物質-反物質對的形式出現和消失(反物質粒子的質量與它們對應的物質粒子相同，但電荷相反。)

正常情況下，當一對虛粒子出現後，它們會立即相互湮滅。然而，在黑洞旁邊，極端的重力反而會把這對粒子拉開，一個粒子會射入太空，而一個粒子則會被黑洞吸收，被吸收的粒子具有負能量，這就降低了黑洞的能量和質量。在吞下足夠多的這些虛擬粒子之後，黑洞最終會蒸發，而逃逸到太空的粒子則被稱為霍金輻射。

這種輻射非常微弱，所以我們現在還不可能在太空中觀測到它，但物理學家已經想出了非常有創意的方法去在實驗室中測量這種輻射。

視界瀑布

海法以色列理工學院的物理學家傑夫·施泰因豪爾(Jeff Steinhauer)和他的同事們用一種叫做玻色-愛因斯坦凝聚的極冷氣體來模擬黑洞的視界(視界是一個看不見的邊界，任何東西越過視界後都無法逃脫黑洞的引力)。在流動的氣流中，他們放置了一個懸崖，形成了一個氣體的「瀑布」;當氣體流過瀑布時，它將足夠的勢能轉化為動能，使其流動速度超過音速。

研究人員沒有使用物質和反物質粒子，而是在氣體中使用了一對聲子，或者說量子聲波。在氣體流動速度比較慢的那一部分裡，聲子與氣體的流動方向可以相反，向遠離瀑布的方向移動，而在流動比較快的氣體中的聲子則相反，它被超音速氣體的「黑洞」所困住。

施泰因豪爾在接受採訪時表示：「這就像你試圖逆流而上，但水流比你遊泳的速度要快得多，你覺得自己在前進，但實際上你是在後退。這就是試圖離開黑洞，但依然被引力往黑洞中心拉的光子。」

霍金預測，發射粒子的輻射將會有連續的光譜波長和能量。他還說，它可以用一個只依賴於黑洞質量的溫度來描述。而最近的實驗也在聲波赫洞中證實了這兩種預測。

巴黎南方大學體質理論實驗室的理論物理學家Renaud Parentani同樣也研究黑洞，但他是從理論方面進行研究。他沒有參與這項新研究，不過他說：「這些實驗是一項絕活，這是一個非常精確的實驗。在利用冷原子探測黑洞物理的實驗方面，傑夫·施泰因豪爾(Jeff Steinhauer)目前的確領先世界的專家。」

然而Parentani強調，這項研究只是「一個漫長過程中的一步」。特別是這項研究沒有顯示聲子對在量子水平上的相關關係，而這是霍金預測的另一個重要方面。

Parentani說，「故事還會繼續，而這不會是結束。」

本文來自： 前瞻網

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