物理学家在实验室模拟出黑洞,随后它开始发光。

https://www.dprenvip.com/wp-content/uploads/2025/10/black-hole-art.jpg一个黑洞模拟器或许能让我们对真实黑洞理论上发出的一种难以捉摸的辐射有所了解。
2022 年,一组物理学家利用单排排列的原子链模拟黑洞的事件视界,观测到了相当于我们所说的霍金辐射的现象。这种粒子产生于黑洞造成的时空断裂所引发的量子涨落干扰。
他们表示,这可能有助于解决目前描述宇宙的两个无法调和的理论框架之间的矛盾:广义相对论,它将引力行为描述为一种被称为时空的连续场;量子力学,它使用概率数学描述离散粒子的行为。
为了建立一个能普遍应用的量子引力统一理论,这两个互不相容的理论需要找到某种共存方式。
这正是黑洞发挥作用的地方,黑洞可能是宇宙中最奇特、最极端的天体。这些大质量天体密度极高,在距离黑洞质心一定范围内,宇宙中任何速度都不足以实现逃逸,甚至连光速也不行。
这个距离因黑洞质量而异,被称为事件视界。一旦物体越过其边界,我们只能想象会发生什么,因为没有任何信息能传出来告知其命运。但 1974 年,斯蒂芬·霍金提出,事件视界对量子涨落的干扰会产生一种与热辐射非常相似的辐射。
如果这种霍金辐射存在,它实在太微弱,我们目前还无法探测到。我们可能永远无法从宇宙的嘶嘶杂音中将其分辨出来。但我们可以通过在实验室环境中创建黑洞模拟器来探究其特性。
此前也有人做过类似尝试,但 2022 年 11 月,由荷兰阿姆斯特丹大学的洛特·默滕斯领导的一个团队尝试了新方法。
一维原子链为电子从一个位置“跳跃”到另一个位置提供了路径。通过调节这种跳跃发生的难易程度,物理学家可以使某些特性消失,从而有效地创造出一种能干扰电子波动性的事件视界。
该团队称,这种假事件视界产生的温度上升与等效黑洞系统的理论预期相符,但前提是原子链的一部分延伸到事件视界之外。
这可能意味着跨越事件视界的粒子纠缠对产生霍金辐射至关重要。
模拟的霍金辐射仅在一定范围的跳跃幅度内以及从模拟“平坦”时空开始的模拟条件下才呈现热辐射特性。这表明霍金辐射可能只在一定范围内的情况下才是热辐射,且当由于引力导致时空弯曲发生变化时才如此。
目前尚不清楚这对量子引力意味着什么,但研究人员表示,该模型提供了一种在不受黑洞形成的剧烈动力学影响的环境中研究霍金辐射产生的方法。而且,由于其简单性,它可应用于广泛的实验设置中。
研究人员写道:“这可以为在各种凝聚态物质环境中探索与引力和弯曲时空相关的基本量子力学方面开辟一个途径。”
这项研究已发表在《物理评论研究》上。

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