科学家首次测得人造声波黑洞温度

据英国《科学新闻》周刊网站近日报道，以色列科学家在最新一期《自然》杂志撰文称，他们首次测量了实验室制造出来的声波黑洞（捕捉声音而非光线）的温度，结果与“霍金辐射”理论预测一致，有望证明该理论的正确性。

霍金的理论提出了有关量子力学如何适用于被引力扭曲的太空环境的一些基本观点。量子力学的数学基础则被用于计算宇宙在膨胀期内如何运转，所谓的膨胀是指太空在大爆炸后不久快速扩张。但利用天文学观测手段探测霍金辐射并不是一件容易的事情，原因在于：典型黑洞的蒸发因能量更高的辐射源变得暗淡，其中就包括大爆炸的“余辉”宇宙微波背景辐射。

霍金辐射理论称，黑洞并非真的全黑，相反，一小会从黑洞边缘流出，黑洞的温度取决于黑洞的大小。这种霍金辐射非常微弱，无法在真正的黑洞中被观察到。为了制造出声波黑洞，研究人员将超冷的铷原子冷却到玻色—爱因斯坦凝聚态，并使它们流动。类似于黑洞的引力会捕获光，流动的原子也会防止声波逃逸。

研究人员解释称，霍金辐射来自量子粒子对。通常，这些粒子会立即相互湮灭。但在黑洞边缘，如果一个粒子掉进去；另一个粒子就会逃逸，产生霍金辐射。在声波黑洞中出现了类似的情况：成对声子一个落入黑洞，而另一个逃逸。

他们对逃逸声子和落入黑洞声子进行测量，估算出黑洞的温度为0.35亿分之一开氏度。论文作者、以色列理工学院物理学家杰夫·施泰因豪尔说：“这一结果与霍金理论的预测非常一致。”

在霍金辐射理论提出之后，“黑洞信息悖论”也随之而来。量子力学认为，信息永远不会消失；但霍金辐射理论认为，逃离黑洞的粒子会慢慢摧毁黑洞的质量，经过很长一段时间后，黑洞会消失，其内的信息也会随之烟消云散。

研究人员称，新研究能否帮助科学家解决信息悖论还是个未知数，这一难题的最终解决可能需要一种将引力和量子力学结合起来的名为“量子引力理论”。但这一理论不适用于声波黑洞，因为它们不是由引力产生的。施泰因豪尔说：“我们必须在真正的黑洞而非模拟黑洞中解决信息悖论。”

□据《科技日报》

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