科學新知/霍金預言被證實! 黑洞並不完全是「黑」的

示意圖。

史蒂芬霍金在1974年就提出黑洞可能不是完全黑暗的理論,相反,量子效應可能導致輻射從黑洞的邊界逃逸出來。霍金的理論認為,黑洞應該有能力熱製造和釋放亞原子粒子,即霍金輻射,直到黑洞完全耗盡能量。

網易據《每日郵報》報導,在1974年的聲明中,霍金解釋到,黑洞周圍有著強大的引力場,根據量子理論,這種引力場可影響粒子和反粒子的配對生成,如同在真空中一直存在的現象一樣。如果粒子就在黑洞的視界(event horizon)外生成,可能成為逃逸的正粒子——觀察到的就是從黑洞釋放出的熱輻射——而負粒子可能落回黑洞。

海法以色列理工學院的教授傑夫斯坦豪爾(Jeff Steinhauer)在8月17日出版的《自然物理學》雜誌中一篇論文上證明了此效應。

他製造一種聲音黑洞而非光黑洞,使用的是帶聲音粒子即聲子『視界』的長管。2014年斯坦豪爾教授發現,視界上隨機產生了聲子。在他最新的結果中,斯坦豪爾證明這些聲子是一對相關聲子中的一個,從而證明了霍金輻射的量子效應。

在黑洞中視界是指界限清晰的表面或邊緣,在視界後面沒有光能逃逸,因為逃逸的速度必須快於光速。斯坦豪爾教授使用了波色·愛因斯坦冷凝物製造了相同的條件,但只是聲音黑洞。在2年前的試驗中,他發現與霍金預測的一樣,制造聲波的能量沒有從黑洞中洩露。現在他更進一步,以量子的方式展示這種能量行為。

在視界在一邊裡面的粒子流動速度比聲速更快,因此沒有聲子能逃逸。斯坦豪爾教授對《每日郵報》在線版稱:『這如同逆水游泳,如果水流速度比你游泳速度快,你就會向反方向漂流。聲子無法達到「視界」點。』他進行了4600次試驗,即持續6天觀察聲子。他首次在實驗室裡發現了霍金輻射的量子效應。

但要真正測量黑洞釋放的霍金輻射是不可能的,因為這種輻射太微弱。