我們的宇宙用一個字來形容,那就是:大,它似乎被一條無邊無際的地平線包圍著,永遠望不到邊。這種宇宙的無限性掩蓋了人類的存在和其他謎團,比如黑洞。黑洞一直是一個有趣的話題,在黑洞面前,一切都是浮云,都是其囊中之物,只要過了它的邊界,那就是屬于它的了。但是你知道嗎?就是這個神秘的存在現(xiàn)在已經(jīng)被人類重新創(chuàng)造了,那就是人造黑洞!
許多人可能難以置信,人造黑洞怎么可能存在!來自以色列理工學(xué)院的科學(xué)家們已經(jīng)提出了這個驚人的突破。黑洞是一個獨特的區(qū)域,引力過于強大,以至于連光都無法逃脫重力。這里的引力非常強,恒星通常因為死亡而縮小到一個很小的空間內(nèi)而形成黑洞。說到黑洞,就不的不說到廣義相對論,我們聽過很多關(guān)于廣義相對論的知識,你知道它到底是什么嗎?
廣義相對論表明,一個足夠緊密的質(zhì)量可以使時空變形,最終形成一個黑洞。黑洞有各種各樣的性質(zhì),其中一些性質(zhì)讓我們在黑洞中感到困惑,比如不可逃逸的邊界被稱為事件視界,想要逃出視界的粒子必須違抗物理定律,以比光速更快的速度運動。
黑洞的行為就像一個黑體,這意味著它不能很好地反射光,因為光都被他吸收了。但不一定全是,關(guān)于彎曲時空的量子場論預(yù)見到,視界會發(fā)出霍金輻射?;艚疠椛?span id="cz11nac" class="wpcom_tag_link">理論上是由于量子效應(yīng)從黑洞視界釋放出來的熱輻射,這個理論是以著名的理論物理學(xué)家和宇宙學(xué)家史蒂芬·霍金命名的,他于1974年提出了一個關(guān)于黑洞存在的論點。
史蒂芬·霍金是一位著名的物理學(xué)家,他提出了一些我們認為不可能實現(xiàn)的想法,他打破了科學(xué)的界限,他的書《時間簡史》打破了記錄,他與一種運動神經(jīng)元疾病作斗爭,這種疾病導(dǎo)致他癱瘓,直到最后一刻,他才將他所知道的交流所需的一部分進行交流。史蒂芬·霍金的理論說,在視界上,黑洞會不斷地發(fā)射光子流,他稱這些為虛擬粒子。理論上說,這些粒子產(chǎn)生了柔和而穩(wěn)定的光流,這一特性類似于恒星的特性。
虛擬粒子是由于瞬態(tài)量子漲落而產(chǎn)生的,這意味著這些粒子存在,而且會不斷出現(xiàn),因此科學(xué)家根據(jù)這個原理創(chuàng)造了一個人造黑洞,他們到底是怎么做到的呢?據(jù)了解,他們在實驗室設(shè)計出一個符合黑洞特性的緊湊版本,它實際上類似于一個浴缸漩渦,它的作用機制就像水沿著下水道旋轉(zhuǎn)一樣,這樣可以比作黑洞對物質(zhì)的吸積,不過這顯然和黑洞無法比擬,而且這不是以色列科學(xué)家用來進行他們的微型實驗的方法,所以他們所做的就是將8000個銣原子冷卻到接近零度的絕對溫度,然后用激光束將其捕獲。
這聽起來像科幻電影中的情節(jié),科學(xué)家們竟然做到了!在整個過程的第一步中,這種幾乎靜止的奇異物質(zhì)狀態(tài)被稱為玻色-愛因斯坦凝聚態(tài),玻色-愛因斯坦凝聚意味著原子處于密集排列的狀態(tài),它們像一個超級原子一樣同時發(fā)生反應(yīng)。當繼續(xù)下一個過程時,第二束激光產(chǎn)生了一股勢能流,使玻色-愛因斯坦凝析氣像水一樣流動,就像瀑布一樣流動,從而形成一個人造黑洞,形成兩個地方之間的邊界,其中一半的玻色-愛因斯坦凝析氣的流動速度比它流動的速度快,不會比光速快,但比聲速快,而聲速是本實驗使用的介質(zhì)。另一半緩慢流動的凝析氣被當做人造黑洞的視界。
在此過程中,科學(xué)家也一直在尋找聲子對。聲子是什么?其實聲子是一種激發(fā)態(tài),它具有高溫,是原子或分子的彈性排列,特別是在凝聚態(tài)中。這通常在固體和一些液體中發(fā)現(xiàn),聲子可以定義為量子聲波,而這里面的聲子是量子光波,因此聲子在活動視界以外的氣體中流動,在速度較快的一半,這些聲子最終會被流動氣體的極端速度所捕獲,而流動氣體的極端速度實際上就像黑洞中的光一樣,在黑洞中,光是介質(zhì)。
目前該物理學(xué)家已經(jīng)連續(xù)124天重復(fù)了97000次實驗,證實了霍金輻射。這一革命性的突破證明了霍金是對的,除此之外,科學(xué)家還發(fā)現(xiàn),經(jīng)過一段時間后,發(fā)射的輻射強度顯著增加。很顯然,科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一些意外的收獲。雖然以色列物理學(xué)家成功地用相當多的原子創(chuàng)造了一個實驗室生長的模擬黑洞,但僅僅是模擬,和真正的黑洞相差甚遠。但是這個人造黑洞確實產(chǎn)生了我們在我們這個時代發(fā)現(xiàn)的黑洞的特性,這就是我們認為黑洞存在于太空中的方式,他們很好地解決了這個問題。