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斯蒂芬⋅霍金首先提出黑洞(圖示)并非全黑,人造而是聲波首次會發(fā)出微弱的粒子霧——霍金輻射。現(xiàn)在,黑洞科學家測量了一個在實驗室中制造的溫度聲波黑洞的溫度。 圖片來源:《科學新聞》 |
科技日報北京6月3日電 (記者劉霞)據(jù)英國《科學新聞》周刊網(wǎng)站近日報道,人造以色列科學家在最新一期《自然》雜志撰文稱,聲波首次他們首次測量了實驗室制造出來的黑洞聲波黑洞(捕捉聲音而非光線)的溫度,結(jié)果與“霍金輻射”理論預(yù)測一致,溫度有望證明該理論的人造正確性。
霍金輻射理論稱,聲波首次黑洞并非真的黑洞全黑,相反,溫度一小撮粒子會從黑洞邊緣流出,人造黑洞的聲波首次溫度取決于黑洞的大小。這種霍金輻射非常微弱,黑洞無法在真正的黑洞中被觀察到。為了制造出聲波黑洞,研究人員將超冷的銣原子冷卻到玻色—愛因斯坦凝聚態(tài),并使它們流動。類似于黑洞的引力會捕獲光,流動的原子也會防止聲波逃逸。
研究人員解釋稱,霍金輻射來自量子粒子對。通常,這些粒子會立即相互湮滅。但在黑洞邊緣,如果一個粒子掉進去;另一個粒子就會逃逸,產(chǎn)生霍金輻射。在聲波黑洞中出現(xiàn)了類似的情況:成對聲子一個落入黑洞,而另一個逃逸。
他們對逃逸聲子和落入黑洞聲子進行測量,估算出黑洞的溫度為0.35億分之一開氏度。論文作者、以色列理工學院物理學家杰夫⋅施泰因豪爾說:“這一結(jié)果與霍金理論的預(yù)測非常一致。”
在霍金輻射理論提出之后,“黑洞信息悖論”也隨之而來。量子力學認為,信息永遠不會消失;但霍金輻射理論認為,逃離黑洞的粒子會慢慢摧毀黑洞的質(zhì)量,經(jīng)過很長一段時間后,黑洞會消失,其內(nèi)的信息也會隨之煙消云散。
研究人員稱,新研究能否幫助科學家解決信息悖論還是個未知數(shù),這一難題的最終解決可能需要一種將引力和量子力學結(jié)合起來的名為“量子引力理論”。但這一理論不適用于聲波黑洞,因為它們不是由引力產(chǎn)生的。施泰因豪爾說:“我們必須在真正的黑洞而非模擬黑洞中解決信息悖論。”
總編輯圈點
人類目前很難直接觀測黑洞,又沒法造出黑洞,不過,施泰因豪爾想了個主意——模擬黑洞。他在實驗室造了一個人工吸收聲音的系統(tǒng),讓聲音無法從介質(zhì)中逃脫,這也就是所謂的聲波黑洞。幾年前他就發(fā)現(xiàn),從聲波黑洞中逃逸出來的聲子,是相互關(guān)聯(lián)的配對聲子中的一個,也就是發(fā)現(xiàn)了霍金輻射的聲學類似物。現(xiàn)在,他又估算出了黑洞的溫度,和霍金的理論預(yù)測非常一致。類比研究很有意思,當然科學家還是期待在有更多積累之后,能在真正的黑洞附近測量這些物質(zhì)。