科学家在实验室里模拟了一个黑洞，然后它开始发光
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科学家在实验室里模拟了一个黑洞，然后它开始发光
图：一个扭曲和旋转的黑洞的模拟
一种新型黑洞的模拟可以告诉我们关于理论上由真正的黑洞发出的难以捉摸的辐射的一些事。
一组物理学家用排成一列的原子链来模拟黑洞的事件视界，观察到了相当于我们所说的霍金辐射——由黑洞的时空断裂引起的量子波动的干扰所产生的粒子。
这可能有助于解决目前两个不可调和的宇宙描述框架之间的矛盾：广义相对论和量子力学，前者将引力的行为描述为一个称为时空的连续场；后者则用概率数学描述离散粒子的行为。
对于一个可以普遍应用的量子引力统一理论来说，这两个不相容的理论需要找到一种方法，以某种方式共处。
这就是黑洞——它们可能是宇宙中最奇怪、最极端的物体。这些大质量物体的密度是如此之大，以至于在距离黑洞质心“一定距离”的范围内，宇宙中没有任何速度足以让它们逃脱，甚至连光速都不行。这个不可逃脱的距离视黑洞的质量而定，被称为事件视界。
一旦一个物体越过它的边界，我们只能想象会发生什么，因为没有任何东西带着关于它命运的重要信息回来。但在1974年，斯蒂芬-霍金提出，由事件视界引起的量子涨落的中断导致一种非常类似于热辐射的辐射。
如果霍金辐射真的存在，它又太微弱了，我们还无法探测到。我们有可能永远无法将它从宇宙的嘶嘶声中筛选出来。但是我们可以通过在实验室环境中创造黑洞类似物来探测它的特性。
以前也有人这样做过，但现在荷兰阿姆斯特丹大学由Lotte Mertens领导的一个团队做了一些新的事情。用一个一维的原子链作为电子从一个位置 "跳 "到另一个位置的路径。通过调整这种跳跃发生的容易程度，物理学家可以使某些性质消失，有效地创造一种干扰电子波动性质的事件视界。
研究小组说，这种假事件视界的效应产生了温度的上升，与等效黑洞系统的理论预期相匹配，但只有当链的一部分延伸到事件视界之外时才发生。
这可能意味着跨越事件视界的粒子纠缠有助于产生霍金辐射。
模拟的霍金辐射只有在一定的跳跃幅度范围内才是热的，而且是在模拟一种被认为是“平坦”的时空开始的情况下。这表明霍金辐射可能只有在一定范围内是热的，而且是在引力导致的时空扭曲发生时。
目前还不清楚这对量子引力意味着什么，但该模型提供了一种方法，可以在不受黑洞形成的狂野动力学影响的环境中研究霍金辐射的出现。研究人员说，由于它非常简单，可以在广泛的实验装置中使用，“这将为探索基础量子力学、引力和各种凝聚态环境中的弯曲时空提供一个平台。”
这项研究已经发表在Physical Review Research。
本文译自 ScienceAlert，由译者 八里 基于创作共用协议(BY-NC)发布。
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