人類首次發現“霍金輻射” 黑洞向外發射微弱粒子

導語：黑洞常常被視作一種密度極大的天體，就連光線都無法從中逃脫。雖然黑洞的名字裏帶了一個“黑”字，但它們並不是全黑的。事實上，它們還會以量子輻射的形式，向外發射極其微弱的粒子。這一現象被命名爲“霍金輻射”。

近日，科學家首次在實驗室中觀察到了“霍金輻射”效應。=1974年，史蒂芬?霍金提出，黑洞並不是全黑的，根據量子效應，一定有一些輻射能夠從黑洞的邊界逃逸出去。-霍金的理論認爲，黑洞應當能以熱輻射的形式創造並排放亞原子粒子，這種現象名叫“霍金輻射”，直到黑洞的能量完全枯竭爲止。

在1974年發表的理論中，霍金解釋了黑洞周圍的強大引力場是如何影響粒子和反粒子的產生的。根據量子理論，真空中一直在發生上述現象。如果粒子是在黑洞的事件邊界之外產生的，那麼這對粒子中帶正電荷的粒子便可能會逃逸，以熱輻射的形式從黑洞中釋放出去，而帶負電荷的粒子則會落回黑洞中。

以色列理工學院的傑夫?斯泰恩豪爾教授(Jeff Steinhauer)在一篇8月15日發表的論文中描述了這一效應。他創造出了一個能夠捕獲聲音的聲學黑洞，並用一根長長的管子作爲“事件邊界”，用於束縛“聲音粒子”——“聲子”(phonons)。

近期研究顯示，信息和其它物質並不會在黑洞中憑空消失，而是會在黑洞“蒸發”的後期階段慢慢地從黑洞中滲漏出去。近期研究顯示，信息和其它物質並不會在黑洞中憑空消失，而是會在黑洞“蒸發”的後期階段慢慢地從黑洞中滲漏出去。

而他的最新研究結果顯示，這些聲子都是一對相互關聯的聲子中的一個，因此證實了霍金輻射的量子效應。在黑洞中，事件邊界是一個清晰的平面或邊緣，進入了事件邊界之後，任何光線都無法從中逃脫，因爲其中的逃逸速度已經超過了光的速度。斯泰恩豪爾教授利用一種名叫玻色-愛因斯坦凝聚物的材料，在實驗室中創造了與黑洞相同的條件，只不過捕獲的是聲音、而非光線。

在兩年前的實驗中，他發現構成聲波的能量的確如霍金所言，會從黑洞中“滲漏”出來。而如今他更進一步，用實驗證明了這些能量也符合量子物理的表現模式。在邊界內部的粒子運動速度要慢於聲速，因此聲子無法從中逃脫。“想象你在游泳，但遊動的方向與水流相反，而且水流的速度比你遊動的速度要快，”斯泰恩豪爾教授描述道，“這樣一來，聲子永遠也不可能抵達事件邊界。”

在做了4600次相同的實驗、持續進行了六天之後，斯泰恩豪爾教授終於觀察到了黑洞創造出聲子的過程。他發現相互配對的兩個聲子與事件邊界之間的距離都是彼此相等的，並且他觀察到這一現象的次數足夠多，說明這些聲子的確是“相互關聯”的，這也是他首次在實驗室中觀察到霍金輻射的量子效應。

此次發現具有十分重要的意義，因爲從黑洞中逃逸的粒子與被拉進黑洞中的粒子是相互糾纏的，這是霍金輻射的一個關鍵特徵，而且此前從未被觀察到過。然而，由於霍金輻射極其微弱，我們不可能測量出黑洞中釋放了多少霍金輻射。

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