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摘要: 斯蒂芬·霍金宣称,如果他最著名的预言得到实验验证,他就会获得诺贝尔奖。正如他曾经预言的那样,“黑洞并不是那么黑”。...

斯蒂芬霍金宣称,如果他最著名的预言得到实验验证,他就会获得诺贝尔奖。正如他曾经预言的那样,“黑洞并不是那么黑”。这些恒星坍缩成一个密度无穷大的奇点,它们可以从视界外发射出强烈的辐射——这是一个无法返回的点,超过这个点,即使是光也无法逃离强烈的引力。

几乎没有人怀疑1974年预测到的霍金辐射是一个真实的现象——但从来没有人见过它。直接的天文观测是非常具有挑战性的,因为辐射太微弱;来自可疑黑洞的x射线反而是由难以置信的高温气体螺旋向内发射的。但研究人员认为,在模拟其他介质(如光波、声波或水波)中的黑洞的实验室实验中,可能会出现与霍金辐射相当的辐射。现在,以色列雷霍沃特魏茨曼科学研究所的一个研究小组报告说,他们的实验离在“光学黑洞”中产生霍金辐射又近了一步。

虚拟粒子驱动霍金辐射

霍金辐射是由视界附近的量子事件引起的。根据量子理论,真空中存在着“虚粒子”:由亚原子粒子及其反粒子(如电子和正电子)组成的对,它们在相互湮灭之前可能会在随机的量子涨落中短暂地出现。但在视界上,其中一个可能会掉到后面的洞里,而另一个则会逃逸,变成一个真正的粒子。这个过程从黑洞吸收引力能,实际上降低了黑洞的质量。通过这种方式,黑洞会随着霍金辐射从其表瞬间的永恒钢琴谱面流出而慢慢蒸发。

在与黑洞类似的实验室中,研究人员在光或声等波介质中创造了一种视界,在这种视界内区域波无法逃逸。这些系统根本不是引力系统,但是描述它们的数学在形式上等价于适用于黑洞的广义相对论方程。1981年,加拿大温哥华英属哥伦比亚大学babes,四维,欧阳妮妮的威廉安鲁首次提出了这种类似物,他解释了如何用流动液体中的声波来模拟它们。

事实上,这两种数学是如此相似,而在类似物中的观察结果是被预测出来的,至少对我来说,这给霍金的预测增加了额外的分量。
威廉安鲁,英属哥伦比亚大学

盎鲁显示,这些系统可以具有相当于霍金辐射的能量,在这种情况下,相当于“声波视界”发出的特定声波频谱。领导这项新研究的光学物理学家乌尔夫莱昂哈特评论说:“霍金辐射是一种比最初想象的更为曾宇男普遍的现象。它可以发生在视界形成的任何时候,无论是在天体物理学中,还是在光学材料、水波或超冷原子中的光中。

可能的类似物会引发争论

一些不同的系统作为黑洞的类似物被探索过,但是观测霍金辐射被证明是困难和有争好布业软件议的。莱昂纳特说:“在实验室中对霍金辐射类似物的观察似乎遇到了麻烦。”

在光纤系统中报道的第一个说法,原来是来自一种不同的光学效应,类似于切伦科夫辐射。不久之后,安鲁和他的同事们使用了水波,但是在对结果的解释上存在着含糊不清的地方。法国的研究人员复制了这一实验,得出的结论是,观察到的影响不仅仅是霍金辐射。

随后,海法以色列理工学院的Jeff Steinhauer报道了一项在超冷原子云上进行的实验,阿里布达年代纪这些超冷原子云处于一种叫做玻色-爱因斯坦凝聚态(BEC)的集体量子态中,他在实验中声称,黑洞的类似物显示梦想射雕出了自放大的霍金辐射:一种激光。但这个实验也招致了批评,尽管施泰因豪尔坚持自己的主张。

同时在2016年,Steinhauer声称观测到了同一个BEC系统中的霍金辐射以及霍金伙伴(一个在视界外,另一个在视界内)之间的纠缠。“这篇论文被媒体广泛报道为霍金预言的最终证明,但它是有问题的,”莱昂纳特说。他说,施泰因豪尔和他的合著者的新预印本“看起来好多了——这是我开始相信的第一本”。

盎鲁评论道:“现在,BECs和光学系统之间正在进行一场竞争,以首次无可争议地观测到一个视界上霍金辐射的自发辐射。”

莱昂纳特说:“我非常钦佩从事这项工作的人们的英雄嫂子去哪里了主义和技能,但这是一个困难的课题。”

朝向光学视界

莱昂纳特的研究小组目前声称,观测光学黑洞自发霍金辐射的最终目标并不是完全实现,而是实现这一目标的一个“里程碑”:外部探测光束对这种辐射的刺激。这种受刺激的辐射实际上是安鲁和同事们在2011年的水波实验中宣称的。“爱因斯坦在1919年指出,自发辐射和受蒙面唱将谭瞐视频合集激辐射之间有着非常密切的联系,因为后者意味着前者,”安鲁说。

在光学模拟实验中,一束短而强的光脉冲在像光纤这样的光学介质中传播时,由于非线性效应而引起介质折射率的变化。这似乎可以使光纤中的光在泵笛子的单恋史脉冲的前缘停止:一个光学事件视界。霍金辐射的相似之处在于,来自视界的光包含“负频率”三国小镇灵兽怎么得,这意味着光子——就像落入黑洞视界的虚拟粒子——具有负能量。这在光纤的输出光中显示为一个特征:实际上,这意味着能量是从泵浦脉冲中提取的。

在Weizmann团队的实验中,第二个“探针”脉冲刺激这种发射。换句话说,探测器注入波动——它们不是自发产生的。Leonhard公事攻办t解释说:“探测器起到了真空波动的作用,但是我们可以在不破vhp传递窗坏这种效应的情况下使其振幅达到合理的最大值。”

但他承认,还有一个问题他的团队还没有完全理解。他说:“我们的数值计算预测出的霍金光比我们看到的要强烈得多。”他认为这可能是由于光纤在紫外频率下可以支持其他不需要的模式。“我们计划接下来对此进行调查,”他说。“但我们对意外持开放态度,仍将是我们自己最糟糕的批评者。”

没有简单的答案

意大利因苏布蔻妹里亚大学的Sergio Cacciatori曾参与过霍金辐射的类似物的早期研究,他说这些结果很难评估,因为黑洞的光学模型相当复杂。特别是,不同频率的光看到的吴欣然最新博客有效“光速”不同,因此视界也不同。他表示:“(在这样的实验中),科学界需要就霍金辐射的确切定义达成一致。”

“与光学系统合作的优势在于,在所有可能的模拟装置中,只有这些装置才有可能直接探测到霍金光子,”他补充道。“但在这种情况下,确定霍金光子碌卡是什么意思究竟是什李敖有话说视频全集么更加困难。”

更重要的是,他说,这里所看到的受激辐射是一种经典效应,这种效应并不一定来自于霍金自发辐射的类似物的放大——它可能只是放大了其他经典的发射源。然而,莱昂纳特说,他的团队已经仔细检查了其他可能的辐射源。他表示:“我们相信二战之狂野战兵,我们看到的是真实情况,不会转移人们的注意力。”

无论如何,揽胜极光珍嘉丽从这些实验室类似物中发现的自发霍金辐射是否会证实霍金的预测?这也许是品味的问题。“虽然很明显,液体(和光学)的行为是不一样的时空行为,”昂鲁说,“这一事实的数学是如此相似,类似物的观察是什么预言,吉隆坡黑帮至少对我来说,额外的重量霍金的预言。”

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