我们可以尝试自己制造一个黑洞,但这远远超出了我们目前的技术水平,而且还可能对人类造成破坏。然而我们不需要制造一个真正的黑洞,我们可以研究模拟黑洞,模拟的是与黑洞行为方式相似的物理系统,并且可能揭示真实黑洞的真实行为。”
陈渊正在实验室作为一个老师一样出席这次的会议,到场的人非常多,不乏那些大牛学者。
模拟黑洞的整个想法是由比尔·安鲁于1972年提出,他提出过著名的安鲁效应,我们在之前的文章也介绍过。模拟黑洞的第一个类比是一个纯粹的思想实验:想象一条生活在河流中的盲鱼,如果河流几乎没有移动,声音会均匀地向所有方向传播。
通常,鱼可以通过聆听上游和下游的声音来探索世界,因为河流的速度比声音在水中传播的速度慢得多。但是在河流的某个地方,流水的速度超过了水中的声速,那么声音将被介质水拖着,下游发出的声音将永远到达不了上游。
如果我们把光看作声音,把时空看作水,我们就有了一个模拟黑洞。水流速度等于水中声速的地方是我们的事件视界。安鲁认为,这只是事件视界的一个说明性的例子。到1982年,他意识到这两种情况在数学上有更多的共同点,事实证明流体动力学方程可以用一种类似于控制时空流动的方程——广义相对论方程的形式来表达,并且在这些流体流动方程中表达的涡旋类似于黑洞。
多年来,物理学家利用这些数学上类似的情况,发现了许多具有事件视界的系统,并且都能很好地模拟理论黑洞。但它们的真正价值在于它们告诉我们,我们可能能够在实验室建造模拟黑洞。即使是现在,一些最具启发性的尝试使用与安鲁的原始思想实验相同的介质:由水制成的黑洞。
实验室中的黑洞装置早就准备妥当了。
其中一种设置使用一个水箱,里面放置了一个倾斜的障碍物。当水流流过倾斜的障碍物时水深会减小,根据伯努利定律水流会加速,而表面波的速度会减小。
某些时候,水流比表面波更快,如果水流方向与表面波相反,那就可以模拟事件视界。还有一些其他实验在水箱中使用精心设计的孔来制造经典涡流。当向下的水流达到水箱表面波的速度时,再次模拟了事件视界。
在这些模拟的事件视界中,物理学家可以寻找类似黑洞的行为,例如霍金辐射,让我们快速回顾一下。1974年斯蒂芬·霍金预测,真正的黑洞会将它们的质量作为一种辐射泄漏出去。
流行的描述是成对的虚拟粒子出现在事件视界附近并且被分开,一个落入黑洞而另一个逃逸出去。更技术性的描述涉及黑洞散射、量子场的振动模式。qiuww
所以
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