霍金最大研究成果通過實驗驗證 但再也無法獲得諾貝爾獎了

2021-03-01 科學解碼

物理學家一直致力於實驗室中與黑洞有關的實驗。實驗證實,已故著名物理學家霍金對黑洞做出的預測是正確的。

團隊在他們的實驗室中創建的黑洞與太空中的黑洞不同。太空中的黑洞具有如此巨大的重力,光線無法逃脫。實驗室製造的黑洞是使用一種稱為玻色-愛因斯坦凝聚物的東西建造的,它不會阻止光線逃逸,而是防止聲音逃逸。

該團隊稱其實驗驗證的霍金理論稱為霍金輻射。該團隊表示,霍金意識到,當試圖將控制熱量的物理定律應用於黑洞時,黑洞必須從其表面發射輻射。

面臨的挑戰是,天文學家無法觀測到足夠近的黑洞來證明或反駁這一理論。這種不可能性導致科學家們在實驗室中製造出黑洞類似物。

研究人員通過在聚焦雷射束中捕獲8000個銣原子以產生細長的玻色-愛因斯坦凝聚物來完成驗證。這是一個超冷原子系統,其中奇異的量子物理現象在較大尺度上可見,並且經常用於這類實驗。研究人員然後採用第二個雷射器增加冷凝物一側的勢能。尖銳的過渡將較密集的區域(被認為是黑洞的外部)分開,較不密集的區域被認為是黑洞的內部。

在實驗的一個區域,聲音的速度比銣原子的流動速度快,但在另一個區域,聲音的速度慢,使聲波只從急劇的轉變處傳播。這就是光在黑洞中的行為。研究小組發現,在實驗室創造黑洞的視界內,霍金輻射的信號與黑洞內外的聲波有關,從而證明史蒂芬霍金黑洞預測是正確。



由於諾貝爾獎不頒發給去世的人,因此,霍金再也無法獲得諾貝爾獎了、

霍金輻射(小字部分,供學有餘力的粉絲閱讀,考試不考

在大家心面貌中,黑洞是那種只吃不吐的引力怪物。沒有任何東西可以或許逃脫黑洞的束縛,包羅光芒。上面的熟悉都是基於經典的廣義相對論,當思量到量子場論效應時,頭腦中的見解就要產生改變了。

真空並不是完全的空,而是布滿了升沉不定的量子漲落,種種正、反虛粒子對不絕產生和湮滅。黑洞視界四周是一個危險的地區,通常那邊潮汐力很強,會把「虛粒子對」拉開一定間隔,當「虛粒子對」得到足夠多的能量時,就會轉化為真實存在的實粒子,當處於視界外的粒子飛走時,就帶走了黑洞的能量,也是帶走了黑洞的質量。這樣,黑洞質量就會逐漸變小,該進程又稱為「黑洞蒸發」。

另一個等價的圖景:一個虛粒子帶正能量、一個帶負能量,負能量的粒子更輕易被黑洞吞噬,留下正能量的粒子逃離黑洞,從而帶走能量和質量,黑洞因吞噬了負能量粒子而損失了能量和質量。這也是霍金在《時間簡史》中刻畫的圖景。

根據霍金輻射的盤算公式,黑洞的溫度與質量成反比,通常黑洞的溫度都是非常低的。太陽質量的黑洞,溫度只有60納開,這樣的黑洞從宇宙配景輻射吸收的能量要大於因輻射損失的能量,因此永遠不會蒸發掉。

理論上,月球質量的黑洞,其溫度和宇宙配景輻射的溫度相當,恰好能做到收支均衡。因此,可以想像,小質量的黑洞溫度會更高。假如粒子對撞性能產生黑洞的話,那麼會因霍金輻射而瞬間蒸發掉的,因此無需擔心那樣小的黑洞吞噬地球。

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相關焦點

  • 諾貝爾獎,根本不無法承受霍金的重量!
    網友一:對於這個問題,霍金本人曾經這麼回答記者:因為我的黑洞蒸發(也就是我們平常說的霍金輻射)還沒有被觀測或者實驗所證實。既然霍金這麼回答,很顯然他認為自己最值得獲得諾貝爾物理學獎的學術成就就是霍金輻射。霍金輻射的理論基礎非常牢靠,而且宇宙中黑洞很多,所以霍金輻射應該是存在的。
  • 霍金有資格獲得諾貝爾獎嗎?
    霍金在世的時候為什麼沒有獲得諾貝爾獎?近日,諾貝爾獎的頒獎正在如火如荼地進行,不少朋友針對此提出了許多有關諾貝爾獎的疑問,其實飽受關注的是一代理論物理學家史蒂芬·霍金在世的時候為什麼沒有獲得諾貝爾獎?雖然身體殘疾,但他的成就在是大多數人無法比擬的。那麼為什麼霍金從來沒有獲得過物理學的諾貝爾獎呢?
  • 寫出時間簡史的霍金,為何沒有獲得諾貝爾獎?
    即使在理論物理學領域,像愛因斯坦這樣的人也很幸運,因為他提出的理論可以在幾年內立即得到實驗驗證。愛丁頓測試了愛因斯坦1916年提出的相對論,僅僅三年後的1919年。但除了諾貝爾獎,還有其他形式的認可。霍金對世界的最大貢獻是他幫助當今許多科學家在他們心中找到了科學的聲音。他的書塑造了許多人的職業道路,這是每一位諾貝爾獎獲得者都渴望得到的遺產。
  • 霍金為什麼沒有得過諾貝爾獎?
    但人們不應忘記的是,霍金同樣是一位劍橋大學教授,主要研究領域是量子物理和宇宙學,他也被譽為」愛因斯坦之後最傑出的理論物理學家」。在統一20世紀物理學的兩大基礎理論——愛因斯坦創立的相對論和普朗克創立的量子力學方面走出了重要一步。因此,霍金獲得科學界最高獎項諾貝爾獎應該也是情理之中的事情。
  • 著名物理學家霍金去世,留下巨大遺憾:人類無法驗證他的理論
    今天,著名物理學家史蒂芬·霍金與世長辭,這一消息瞬間點燃社交網絡,大家在悼念這位偉大的科學家的同時,也回顧這位傑出的天文學家和物理學家對於人類探索世界的貢獻,然而,不少人卻也發現,家喻戶曉的霍金教授,為什麼沒有獲得諾貝爾獎?
  • 史蒂芬·霍金為什麼沒有得過諾貝爾獎?
    為什麼霍金沒有得到諾貝爾獎的青睞?不是他的研究不重要,而是因為他的研究確實不太好通過實驗驗證。 首先,霍金和英國科學家彭羅斯共同證明了愛因斯坦廣義相對論中的「奇性定理」,也就是說宇宙起源於一個無限小的奇點之中。但這並不是一套全新、完整的理論體系。更何況,愛因斯坦也沒能憑藉相對論獲得諾貝爾獎,他在1921年摘得諾貝爾物理學獎的理由是已經通過實驗證實的光電效應。 不過霍金和彭羅斯還是憑此研究獲得了另一項物理學界主流獎項——1988年的沃爾夫獎。
  • 霍金:大爆炸實驗將最終讓我獲諾貝爾獎(圖)
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  • 霍金最著名黑洞理論證實 諾貝爾獎的節奏?
    近期,來自美國和以色列兩個獨立的研究團隊發現了足以支持「霍金輻射」理論的明確證據,他們的發現或將幫助這位偉大的物理學家最終獲得諾貝爾獎。長期以來,科學家們一直認為,當一個黑洞死亡時,其內部的一切事物也都將隨之消亡。「霍金輻射」理論認為,黑洞應該有能力產生熱量並釋放亞原子粒子,直到它們能量完全耗盡,這一過程就是所謂的「霍金輻射」。
  • 霍金為什麼沒有獲得諾貝爾獎?
    但是既然還沒有被觀測到,那就只能還是理論模型,未經實驗或者觀測驗證的理論模型就仍然有可能不正確,不管多麼合理和漂亮。既然有可能不正確,諾獎委員會當然就不會給霍金頒獎。實際上,復旦大學的施鬱教授去年預測了霍金會由於引力波的發現獲得諾獎,因為引力波的觀測結果還真的驗證了霍金的另外一個重要工作,就是黑洞的面積不減定理。
  • 世界欠霍金一個諾貝爾獎
    霍金這樣回答:因為我的黑洞蒸發(也就是我們平常說的霍金輻射)還沒有被觀測或者實驗所證實。很顯然,霍金對自己的學術成就非常自信,原因也很簡單,因為霍金輻射的理論基礎非常牢靠,而且宇宙中黑洞很多,所以霍金輻射應該是存在的。但是既然還沒有被觀測到,那就只能還是理論模型,未經實驗或者觀測驗證的理論模型就仍然有可能不正確,不管多麼合理和漂亮。
  • 為什麼霍金沒有獲得諾貝爾獎?
    既然霍金這麼回答,很顯然他認為自己最值得獲得諾貝爾物理學獎的學術成就就是霍金輻射。霍金輻射的理論基礎非常牢靠,而且宇宙中黑洞很多,所以霍金輻射應該是存在的。但是既然還沒有被觀測到,那就只能還是理論模型,未經實驗或者觀測驗證的理論模型就仍然有可能不正確,不管多麼合理和漂亮。既然有可能不正確,諾獎委員會當然就不會給霍金頒獎。
  • 霍金一生對人類影響最大的成就是什麼?他為啥沒有獲得諾貝爾獎?
    霍金很快從疾病的打擊中走了出來,並一直將每一天當成最後一天來過,格外珍惜,並更加全情投入到對於宇宙的探索中。正如他自己所說:「儘管我的未來籠罩著一層陰影,但令我驚訝的是,我發現我比以前更加享受現在的生活。我更加致力於我的研究並很快開始取得了進展。
  • 如何才能「不」得諾貝爾獎?霍金和吳健雄都是代表
    不過,我們通過對以往諾獎得主們的分析,發現了其中的一些規律。 從歷史上看,實驗主義者比理論學家更容易獲獎 在諾貝爾物理學獎得主中,有大約三分之二都是實驗物理學家,只有三分之一屬於理論物理學家。
  • 霍金一生都在尋找它——能讓霍金獲得諾貝爾獎的神秘天體
    ,導致它們其中一個落入黑洞,由於失去湮滅對象,剩下的虛粒子會成為實粒子並獲得質量,它有可能隨即落入黑洞,但存在一定的概率逃離黑洞。——尋找微型黑洞在提出了霍金輻射以後,霍金就想盡辦法想要證明它,正如他自己說的,霍金輻射一旦被證明,他將獲得諾貝爾獎。
  • 紀念霍金:沒得諾貝爾獎,為什麼仍被稱為偉大的科學家?
    這就引出第二個問題,也是一個經常被問起的問題:霍金為什麼沒有得諾貝爾獎?回答其實很簡單:因為他的成果沒有達到諾貝爾獎的級別。並不是因為諾貝爾獎委員會有偏見或者搞什麼政治,而是因為單純科學上的原因。霍金的研究領域主要是宇宙學,這是一門科學,而不是哲學。是的,研究宇宙現在不是哲學家的事,而是科學家的事。人們不再是通過像「兩小兒辯日」這樣的哲學辯論去思考「宇宙是有限的還是無限的」這種問題了,而是通過觀測和理論,去實證地、定量地研究宇宙。宇宙學裡用到的理論,首先是愛因斯坦提出的廣義相對論,霍金應用廣義相對論做出了許多貢獻。
  • 霍金本應獲得卻遺憾錯過的2020諾貝爾獎:廣義相對論之黑洞
    失之交臂的諾貝爾獎,2020物理獎得主為霍金打抱不平!周二,三位科學家因對黑洞的研究而獲得2020年的諾貝爾物理學獎。巴黎天體物理研究所和國家科學研究中心主任盧克·布蘭切特表示,很遺憾彭羅斯和霍金之前沒有獲得諾貝爾獎。這個獎項是在霍金去世兩年後頒發的,但他們的工作發生在20世紀60年代,其重要性自80年代以來就得到了認可。遺憾的是,這個獎項太晚了,以至於霍金無法與彭羅斯分享榮譽。
  • 霍金獲最奢侈物理學獎 獎金為諾貝爾獎的5倍
    》12月11日報導,位於紐約和日內瓦的基礎物理學會11日宣布霍金等8位科學家獲得2013年基礎物理學獎。其中霍金和林埃文斯因其突出貢獻被提前確認,其他6人要在2013年3月20日頒獎儀式前夕才會公布。每人獎金300萬美元。有趣的是,儘管與霍金的宇宙起源理論出發點相反,「上帝粒子」的研究者、負責設計建造大型強子對撞機的國際科學家小組領導人林埃文斯也同時獲得該獎300萬美元的獎勵。他的獲獎理由是對希格斯玻色子(也稱「上帝粒子」)研究的突出貢獻。
  • 物理諾獎的科學哲學突破:從彭羅斯和霍金說起
    所以目前無法得到實驗驗證,哪怕是間接的。所以即使霍金健在,也無法因此獲得諾獎。 但是霍金輻射與黑洞熵公式標誌著量子力學和廣義相對論的初步結合。這意味著外界永遠不會獲得關於奇點的信息。 如果這個猜想是正確的,就會使得黑洞奇點定理永遠無法實驗驗證。另一方面,如果找到一個裸奇點,就可以證偽宇宙監督猜想。但是這個猜想還沒有被證明或證偽,所有在經典廣義相對論範疇內,試圖理論上證偽的努力都失敗了。
  • 物理諾獎的科學哲學突破:從彭羅斯和霍金說起
    人們普遍相信,這是因為他的理論沒有實驗或觀測的驗證。現在,既然彭羅斯因黑洞而獲諾獎,大家不禁好奇,如果霍金健在,是否也能獲諾獎? 如果僅僅是這個問題,我的答案很簡單:霍金健在的時候,就應該獲得諾貝爾獎,雖然當時彭羅斯還沒得諾獎。 考察諾貝爾物理學獎自創立以來的情況,可以看到它的傳統風格。
  • 「現代最偉大的物理學家之一」的霍金,為何沒能獲得諾貝爾獎呢?
    「現代最偉大的物理學家之一」的霍金,為何沒能獲得諾貝爾獎呢?霍金是英國劍橋大學著名的物理學家,被譽為現代最偉大的物理學家之一,也是20世紀享有國際盛譽的偉人之一,對於物理領域來說,霍金將會是震古爍今的一位新的巨人,一生獲得的榮譽非常多,但卻遺憾的沒有獲的過諾貝爾獎,這是為什麼呢?