科學家：黑洞不是洞 也不是黑的(組圖)

科學家：黑洞不是洞，也不是黑的。(網路圖片)

黑洞有一個比光速還大的逃離速度(escape velocity)，由於沒有東西能夠比它還快，因此沒有東西能夠逃離黑洞。這是黑洞最簡單的力學解釋。可是一旦你加入熱動力學和量子力學到這個混合物，事情就變得更混亂了。

有鑒於此，物理學家史蒂芬霍金(Stephen Hawking)在1974年提出黑洞實際上不是黑的假設，反而，它們放射出輻射、損失能量、而且會隨著時間萎縮。然而，由於輻射量太小，以至於無法在天文物理學上的黑洞被觀察到。因此，我們要如何來測試這個想法呢？

來自以色列理工學院(Israel Institute of Technology)的Jeff Steinhauer教授，不只是發現到一個方法來測試，也在發表於自然物理學(Nautre Physics)期刊的一篇新論文中，揭露有史以來最強烈的證據。這個黑洞輻射，現在知道是霍金輻射(Hawking radiation)，是非常真實的。

Steinhauer建構出一個聽覺黑洞(acoustic black hole)，一個捕捉器有遠大於聲音粒子(聲子)能量的特定頻率，只能夠以音速移動。

Steinhauer教授說：「如果在黑洞裡有一粒聲子(phonon)，它無法對抗流動，因為流動的速度比音速還快。就像一個人嘗試在水流中逆泳，如果水流速度快於游泳的人，游泳的人會往後而不是向前。」

史蒂芬霍金在1974年提出黑洞實際上不是黑的假設。(網路圖片)

這好像是被過分簡單化，但它卻是真實事物非常正確的模型。而且更重要的是，這個聽覺黑洞被觀察到放射出找尋已久的霍金輻射。

霍金的想法是必要的，因為相對論和量子力學無法好好地在一起運作，而黑洞需要這兩種理論。因此，借由模擬我們有的一些方程式，針對它們的特性，有一項持續且大規模的調查。

Steinhauer補充：「黑洞研究的特點在於學習相關的新物理定律，而不是黑洞本身。」

霍金輻射的觀念來自於這些模擬之一。每一小段的時空有能量，而且有時候那個能量在交互作用與轉回能量之前，能夠突然地轉變成一對粒子與反粒子。如果這一對粒子與反粒子的產生是發生在黑洞的事件視界(event horizon)，一顆粒子會被黑洞的重力捕捉並且掉入，而另一顆粒子則逃脫。

借由一種被稱為糾纏(entanglement)的特性，被逃脫的粒子會被連結到掉進黑洞裡的同伴。來自於Steinhauer黑洞的霍金輻射，提供了最強烈的實驗證據，霍金輻射是非常真實的。

(網路圖片)