霍金辐射可能真存在!科学家在模拟黑洞中得到重大发现

2019-06-11| 发布者: 俊行天| 查看: 117

斯蒂芬·霍金是当代最伟大的物理学家之一。虽然身体被禁锢在轮椅之上,但他的思想却在宇宙中尽情遨游。即使把我关在果壳之中,仍自以为是无限空间之王。这是霍金一生最佳写照。

在科普上,霍金用通俗的语言将艰深的宇宙知识推向大众,唤起无数人的好奇心与想象力。在学术上,霍金也有众多贡献,比如提出霍金辐射理论。

霍金辐射是由霍金根据量子效应理论推测出的关于黑洞的一种微妙现象。

众所周知,黑洞最初是广义相对论推论出来的神秘天体,它会对周围时空造成极度弯曲,产生强大引力场。以至于在一定范围内,连光也无法逃脱黑洞的魔掌。因此,在广义相对论的框架下,黑洞是不可能产生任何辐射的。

不过,当把量子效应考虑进来时,情况就不一样了。1974年,霍金提出霍金辐射理论,指出宇宙中充满虚粒子对,它们在同一点产生,对撞后又会立马消失。当这种量子现象发生在黑洞视界边缘时,其中一个粒子会被黑洞吞噬,另一个则会辐射到太空。这意味着黑洞并不黑,它如同有温度一般会向太空发散辐射,最终缓慢蒸发殆尽。

令人头疼的是,凭目前人类的能力,是难以在宇宙中探测到霍金辐射的,因为它实在太微弱了。要知道,质量与太阳相当的黑洞的温度仅60nK,而且黑洞吸收的宇宙微波背景辐射比自身发射的辐射要多得多。

那么要如何验证霍金辐射的存在呢?既然在宇宙中难以探测,科学家就只能退而求其次,在实验室中进行模拟。这正是以色列理工学院的物理学家杰夫·斯坦豪尔等人所做的。他们将一群铷原子冷却到接近绝对零度,形成玻色-爱因斯坦凝聚。当这种凝聚体流动时,会产生所谓的声学黑洞,它会吸收声子而不是光子。在高能侧凝聚体流动缓慢,低能侧则流动较快,两者之间即为声波的“事件视界”。

研究人员发现,当一对声子出现在该视界边缘时,其中一个声子会被声学黑洞吞噬,另一个则会被推开,就如同霍金辐射一般。这对霍金辐射给出了有力支持。相关研究已经发布在近日的《自然》杂志上。

实际上,这并非唯一能够支持霍金辐射的研究。比如,2010年一项模拟重力研究的结果就被一些科学家认为首次展示出霍金辐射的可能存在与可能性质。但是,这些都无法作为证实霍金辐射的确凿证据。

霍金辐射是霍金最重要的一项学术成果,如果能被证实,霍金原本可能获得诺奖。只可惜霍金已于2018年3月14日逝世,即便霍金辐射最终被证实,霍金也与诺奖无缘。因为诺贝尔奖并没有授予已去世之人的传统。

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