荷兰阿姆斯特丹大学的物理学家通过在实验室中模拟黑洞的事件视界，观察到了霍金辐射，这可能有助于解决广义相对论和量子力学之间的紧张关系
模拟扭曲和旋转的黑洞。（Yukterez/维基共享资源，CC BY-SA 4.0）
黑洞模拟可以告诉我们一两件事，关于理论上由真实物体发射的难以捉摸的辐射。
一组物理学家在 2022 年利用单列原子链模拟黑洞的事件视界（event horizon），观察到了相当于我们所说的霍金辐射（Hawking radiation）——黑洞突破时引起时空（spacetime）的量子涨落扰动产生的粒子。
他们说，这可能有助于解决目前描述宇宙的两个不可调和的框架之间的紧张关系：广义相对论（General Relativity），将重力的行为描述为称为时空的连续场；和量子力学（Quantum Mechanics），它使用概率数学描述离散粒子的行为。
为了建立一个可以普遍应用的统一量子引力理论，这两种不相溶的理论需要找到一种相处的方法。
这就是黑洞出现的地方——它可能是宇宙中最奇怪、最极端的物体。这些巨大物体的密度如此之大，以至于在距黑洞质心一定距离内，宇宙中的速度都不足以逃脱。连光速都没有。
这个距离根据黑洞的质量而变化，被称为事件视界。一旦一个物体跨越了它的边界，我们只能想象会发生什么，因为没有任何东西返回有关其命运的重要信息。但在 1974 年，斯蒂芬·霍金提出，事件视界引起的量子涨落中断会产生一种与热辐射非常相似的辐射。
如果霍金辐射存在，那么它太微弱了，我们还无法探测到。我们可能永远无法将其从宇宙的嘶嘶静电中筛选出来。但我们可以通过在实验室环境中创建黑洞类似物来探测其特性。
此前已经有人这样做过，但在 2022 年 11 月，由荷兰阿姆斯特丹大学 Lotte Mertens 领导的团队尝试了一些新的东西。
一维原子链充当电子从一个位置“跳跃”到另一个位置的路径。通过调整这种跳跃发生的难易程度，物理学家可以使某些特性消失，从而有效地创建一种干扰电子波状性质的事件视界。
研究小组表示，这种假事件视界的影响导致温度升高，符合等效黑洞系统的理论预期，但前提是链条的一部分延伸到事件视界之外。
这可能意味着跨越事件视界的粒子的纠缠有助于产生霍金辐射。
模拟的霍金辐射仅在一定范围的跳跃幅度内是热辐射，并且是通过模拟一种被认为是“平坦”的时空开始的模拟。这表明霍金辐射可能只在一定范围内的情况下是热辐射，并且当时空扭曲由于重力而发生变化时。
目前尚不清楚这对量子引力意味着什么，但该模型提供了一种研究霍金辐射在不受黑洞形成的狂野动力学影响的环境中出现的方法。研究人员表示，由于它非常简单，因此可以在各种实验装置中发挥作用。
研究人员写道：“这可以为探索各种凝聚态物质环境中的基本量子力学以及重力和弯曲时空提供一个场所。”
该研究已发表在《物理评论研究》上。
本文的一个版本于 2022 年 11 月首次发布。