物理

霍金是對的(可能吧)

研究人員或許在實驗室中,重新創造出了難以捉摸的黑洞現象。

撰文/麥森(John Matson)
翻譯/宋宜真

物理

霍金是對的(可能吧)

研究人員或許在實驗室中,重新創造出了難以捉摸的黑洞現象。

撰文/麥森(John Matson)
翻譯/宋宜真

1974年,霍金(Stephen Hawking)提出了一項假設:黑洞會從其邊界慢慢釋放出粒子或輻射。由於這項發現,霍金一舉名列傑出科學家,在公開場合的能見度也因而大增,他出版了幾本挑釁意味十足的暢銷書,甚至在影集「辛普森家庭」客串演出。然而大眾幾乎已經忘記了這項最初讓霍金成名的理論「霍金輻射」,也就是所謂的黑洞現象。科學家從未偵測到真正從黑洞發射出的這種微弱輻射,目前也依舊無法從實驗室中製造出類似的效應。


幾年前,義大利的一個科學家團隊決定要以新方法來測試霍金的理論。他們以玻璃重新製造出黑洞的「事件視界」(也就是說,一旦事物進入這個界線,即使是光,都會因為行走的速度太慢而無法脫逃,從此一去無回)。霍金認為,這裡也就是輻射生成之處。他推論,落入黑洞的除了光以及一般物質,應該還會有不斷生滅的粒子。根據量子力學,這些生命週期短暫的粒子對甚至可能來自於空無;而在宇宙中大部份的地方,這些粒子對會一起迅速消失、沒入真空。然而在事件視界中,黑洞很有可能只捕獲粒子對的其中一個粒子,另一個粒子則隨著輻射逃逸。


義大利因蘇布里亞大學的法西歐(Daniele Faccio)等人在融熔態的矽玻璃中,製造出事件視界。在這樣的材質中,密集的雷射脈衝會使光在行經玻璃時的速度發生局部擾動,這樣的擾動會形成一個移動的事件視界,把迎面而來的光子封住。倘若一對光子在事件視界附近某個距離之內生成,這對光子就會分開,並且無法返回真空之中。研究人員將這些穿出玻璃的光子記錄下來,發現大約每100道雷射脈衝就有一個光子,而且其中的特徵符合霍金輻射的預測。這項發現最近發表於《物理評論通訊》。


對這樣的現象,物理學家的看法不同。蘇格蘭聖安德魯斯大學的雷昂哈特(Ulf Leonhardt)表示這的確意味著首度觀察到霍金輻射。其他人則不這麼篤定,美國馬里蘭大學賈可布森(Theodore A. Jacobson)更相信另一個研究團隊最近發表的論文結果,該論文是在流動的水中做出霍金輻射的非量子類比。


【欲閱讀更豐富內容,請參閱科學人2011年第107期1月號】



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