一项奇怪的新研究表明：黑洞最终将会完全蒸发消失！

来源：视觉中国

1974年，斯蒂芬·霍金做出了他其中一个最著名的预言：黑洞最终会完全蒸发。

根据霍金的理论，黑洞并不完全是“黑”的，它会向外发射粒子。霍金相信，这种辐射最终会从黑洞吸走足够的能量和质量，从而使黑洞消失。现在，这一理论被普遍认为是正确的，但人们曾经认为这个理论几乎是不可能被证明的。

物理学家们已经首次展示了这种难以捉摸的霍金辐射——只不过是在实验室里。虽然使用我们当前的仪器并不能探测到非常微弱的霍金辐射，但通过使用声波和一些最冷、最奇怪的宇宙物质，物理学家们得以制造出一个模拟辐射黑洞，物理学家们也得以一窥这种辐射。

粒子对

黑洞可以产生非常大的引力，甚至以光速运动的光子也无法逃脱。虽然太空真空通常被认为是空的，但量子力学的不确定性表明，真空中其实充满了虚粒子，它们以物质-反物质对的形式出现和消失(反物质粒子的质量与它们对应的物质粒子相同，但电荷相反。)

正常情况下，当一对虚粒子出现后，它们会立即相互湮灭。然而，在黑洞旁边，极端的重力反而会把这对粒子拉开，一个粒子会射入太空，而一个粒子则会被黑洞吸收，被吸收的粒子具有负能量，这就降低了黑洞的能量和质量。在吞下足够多的这些虚拟粒子之后，黑洞最终会蒸发，而逃逸到太空的粒子则被称为霍金辐射。

这种辐射非常微弱，所以我们现在还不可能在太空中观测到它，但物理学家已经想出了非常有创意的方法去在实验室中测量这种辐射。

视界瀑布

海法以色列理工学院的物理学家杰夫·施泰因豪尔(Jeff Steinhauer)和他的同事们用一种叫做玻色-爱因斯坦凝聚的极冷气体来模拟黑洞的视界(视界是一个看不见的边界，任何东西越过视界后都无法逃脱黑洞的引力)。在流动的气流中，他们放置了一个悬崖，形成了一个气体的“瀑布”;当气体流过瀑布时，它将足够的势能转化为动能，使其流动速度超过音速。

研究人员没有使用物质和反物质粒子，而是在气体中使用了一对声子，或者说量子声波。在气体流动速度比较慢的那一部分里，声子与气体的流动方向可以相反，向远离瀑布的方向移动，而在流动比较快的气体中的声子则相反，它被超音速气体的“黑洞”所困住。

施泰因豪尔在接受采访时表示：“这就像你试图逆流而上，但水流比你游泳的速度要快得多，你觉得自己在前进，但实际上你是在后退。这就是试图离开黑洞，但依然被引力往黑洞中心拉的光子。”

霍金预测，发射粒子的辐射将会有连续的光谱波长和能量。他还说，它可以用一个只依赖于黑洞质量的温度来描述。而最近的实验也在声波黑洞中证实了这两种预测。

巴黎南方大学体质理论实验室的理论物理学家Renaud Parentani同样也研究黑洞，但他是从理论方面进行研究。他没有参与这项新研究，不过他说：“这些实验是一项绝活，这是一个非常精确的实验。在利用冷原子探测黑洞物理的实验方面，杰夫·施泰因豪尔(Jeff Steinhauer)目前的确领先世界的专家。”

然而Parentani强调，这项研究只是“一个漫长过程中的一步”。特别是这项研究没有显示声子对在量子水平上的相关关系，而这是霍金预测的另一个重要方面。

Parentani说，“故事还会继续，而这不会是结束。”