霍金輻射是否真的存在？人造黑洞給出答案

謹以此文獻給兵山天文社，紀念那些一起討論黑洞蒸發的夜晚。直入主題，先來看一下什么是黑洞？

愛因斯坦發表廣義相對論之后僅1個月，還在戰壕里的史瓦西就求出了愛因斯坦方程的第一個解。在這個球對稱的解中有兩個奇點，一個在中心處，另一個在史瓦西半徑處。

這個解成為了后來黑洞理論的基礎，當質量超過3倍太陽質量的恒星在引力下塌縮，其半徑縮小到小于史瓦西半徑后就會形成一個黑洞。史瓦西半徑處的奇點又被稱為視界。

視界將黑洞分成了兩個截然不同的部分：視界內和視界外。視界內的信息不能傳遞到視界外面；視界外面、靠近視界的任何物質都會掉到視界里面去，這就是所謂的黑洞吞噬。

而在視界處同時還發生著霍金輻射，或者稱之為黑洞蒸發，正是由于這種蒸發的存在，確保了黑洞并不會無限制擴張，最終吞噬整個宇宙。

1976年，英屬哥倫比亞大學的威廉·盎魯(William G. Unruh)所提出：一名加速運動的觀察者可以觀測到慣性參考系中觀察者無法看到的黑體輻射，即加速運動的觀察者會發現自己處在一個溫暖的背景中。

在熱力學中我們知道，有溫度就會出現黑體輻射。這樣一來在黑洞的視界上就會出現黑體輻射，也就是說有能量從黑洞內輻射出來，這種輻射就是霍金輻射。霍金輻射的溫度與黑洞質量成反比。黑洞會因為輻射而逐漸變小，溫度逐漸升高，最后以爆炸的方式消失。

這里我們不去用量子力學對這個過程做理論解釋，咱們把注意力的焦點放在——這種輻射真的存在嗎？

是不是真的存在理論預言說了不算，當然要靠客觀驗證。但是，即使是距離地球最近的黑洞也遠在1000光年之外，目前沒有辦法利用探測器靠近。所以人造黑洞就成為了目前驗證霍金輻射的唯一辦法。

那么實驗室能造出來人造黑洞嗎？這個是可以的，而且已經實現了。

第一種人造黑洞是20世紀80年代，前面提到的威廉·盎魯教授提出：聲波在流體中的表現與光在黑洞中的表現非常相似，如果使流體的速度超過聲速，那么就可以在該流體中建立一個聲音現象的“人造黑洞”。

直到2009年，這種聲學黑洞才在銣的玻色-愛因斯坦凝聚態中得以實現，其表面引力和溫度已經被測量出來，但還沒有進行霍金輻射的測量，但科學家們已經提出適合進行這種測量的實驗方案。

另一種黑洞是利用大型強子對撞機，在高能粒子的對撞中制造出一個小黑洞。2005年3月18日，英國《衛報》報道了美國已經利用重離子對撞機制造出了第一個“人造黑洞”。雖然這個黑洞很小，但它可以將周圍比自身質量大10倍的粒子吸收進去。

2009年10月15日，英國《新科學家》雜志報道，中國首次制造出了可以吸收周圍電磁輻射的“人造黑洞”。這實際上是一個能吸收電磁波，使之變成熱能的能量轉換裝置。這種裝置目前還不能吸收可見光，只能吸收某些特定波長的微波。

這些人造黑洞的存在，盡管還無法進行霍金輻射的精確測量驗證，但其存在本身就已經證實了霍金輻射的存在。若非霍金輻射，則我們的地球早已經被這些人造黑洞慢慢吞噬。同時，這些人造黑洞的存在，也為驗證目前的黑洞理論，提供了實驗室解決方案。

相信，在這些人造黑洞的支持下，黑洞理論的嚴格驗證也只是一個時間的問題。