北京時(shí)間10月24日消息，據(jù)探索頻道報(bào)道，宇宙中還有什么是比黑洞更神秘的嗎？宇宙的鏡像——白洞是不是理想之選呢？把二者結(jié)合在一起，你或許只能得到一種獨(dú)一無二的激光的概念，蘇格蘭物理學(xué)家認(rèn)為，他們最終也許能夠利用白洞和黑洞的類似版本，在實(shí)驗(yàn)室里制成這種激光。
我們可以把黑洞想象成是一個(gè)擁有很長頸部的大漏斗。如果你“切斷”它的頸部，把它與第二個(gè)黑洞連接在一起，你就會(huì)得到一個(gè)沙漏形狀的結(jié)構(gòu)，兩端通過一根細(xì)絲相連。從學(xué)術(shù)上講，這根細(xì)絲被稱之為愛因斯坦-羅森橋(是由愛因斯坦及其同事納森-羅森命名的)，這是蟲洞的早期理論化身。一些物理學(xué)家已經(jīng)非常擅長模擬黑洞的信號(hào)行為，至少從數(shù)學(xué)的角度而言。例如，烏爾夫-萊昂哈特和英國圣安德魯大學(xué)的一幫人已經(jīng)利用激光脈沖和光纖制成與黑洞類似的物體。威廉-昂魯與英屬哥倫比亞大學(xué)的科學(xué)家合作，已經(jīng)制成視界的水波版本，以及被他稱之為“啞洞(dumb holes)”的音速的類似物。
設(shè)想你是一條失明的魚，同時(shí)你也是一位物理學(xué)家，你生活在一條河里。在河的一個(gè)地方有非常致命的瀑布，這條瀑布某段的水流速度超過了音速。很顯然，如果另外一條墜落到瀑布里的魚在成功通過這個(gè)點(diǎn)時(shí)興奮地大叫出聲，這些聲音將永遠(yuǎn)不會(huì)被河對面的其他人聽到。這些聲音會(huì)保持相同速度繼續(xù)在水里穿行，但是流水經(jīng)過這條瀑布時(shí)，會(huì)以更快的速度沖擊這些聲音。此外，如果一條魚從瀑布表面摔下時(shí)大叫出聲，尖叫的部分聲音從距離水面越近的地方發(fā)出，它就需要花更長時(shí)間脫離該點(diǎn)，這是因?yàn)�，如果聲音是從距離特定表面更近的地方發(fā)出的，它的純速度將會(huì)越來越小。在魚躍出水面前，大量聲音需要花費(fèi)無限時(shí)間才能逃逸出來。
對我們而言，聲音很像黑洞的行為。2009年，中國物理學(xué)家利用所謂的超材料創(chuàng)造出黑洞一樣的環(huán)境，能夠讓微波自由進(jìn)入，但是無法逃逸出來。2010年，意大利米蘭大學(xué)的科學(xué)家制成一個(gè)黑洞的類似物，它能發(fā)出霍金輻射�；艚疠椛涫翘摿Ｗ訉ν蝗粡暮诙锤浇牧孔诱婵窄h(huán)境逃逸出來造成的。通常它們會(huì)相互撞擊在一起，并消滅對方，生成能量，但有時(shí)虛粒子對中的一個(gè)會(huì)被吸入黑洞，這顯然違反能量守恒定律。為了對抗這種影響，確保能量繼續(xù)保存下來，黑洞的質(zhì)量一定會(huì)減少一些。當(dāng)然從技術(shù)層面上來說，還沒人觀測到霍金輻射，但是物理學(xué)家確信這種輻射真實(shí)存在。因此，如果黑洞和白洞能夠發(fā)射出放射物，那么為什么不能把它們的類似物當(dāng)做激光使用呢？這正是蘇格蘭赫瑞瓦特大學(xué)的物理學(xué)家丹尼爾-菲克西歐及其少數(shù)同事的想法，其中包括萊昂哈特。
所有激光都有一個(gè)激光介質(zhì)的空腔：每個(gè)都是一個(gè)像紅寶石或者石榴石，抑或氣體和液體的晶體�？涨坏拿慷硕加袃擅骁R子，其中一個(gè)是半面鍍銀的，這意味著它能反射一些光，并令一些光穿過。能夠穿過的光就是發(fā)出的激光。應(yīng)用的強(qiáng)閃光或者電流“汲取”激光介質(zhì)的原子或者分子，因此它們大多處于更高能態(tài)，而不是基態(tài)。然后一個(gè)光子會(huì)進(jìn)入這個(gè)激光空腔。如果它撞上一個(gè)受激原子，這個(gè)原子就會(huì)返回到它的基態(tài)，并發(fā)出與轟擊光子頻率、方向相同的第二個(gè)光子。每個(gè)光子會(huì)繼續(xù)撞擊其他受激原子，釋放出更多頻率和方向相同的光子。結(jié)果會(huì)在快速的連鎖反應(yīng)中出現(xiàn)突然的光猝發(fā)。這一現(xiàn)象被稱之為“受激發(fā)射”。
2008年，萊昂哈特開始思考黑洞類似激光的可能性，并利用兩道波長不同的激光脈沖模擬視界。兩道激光脈沖均通過激光介質(zhì)點(diǎn)燃，但是它們卻以不同速度穿過空腔。第一道光束改變了材料的折射率，因此第二道脈沖必須放慢速度，盡管最初它比第一道光束速度“更快”。這意味著第二道脈沖永遠(yuǎn)不會(huì)趕上黑洞，它會(huì)慢慢達(dá)到相對靜止?fàn)顟B(tài)。也就是說，它無法從激光介質(zhì)中逃逸出來。這與視界類似。但是要知道，物理學(xué)家從此開始利用這種方法演示與霍金輻射相似的等式。這里是激光可能進(jìn)入的地方。如果類似的黑洞通過霍金輻射損失質(zhì)量，我們也許就能通過這種方法模擬光發(fā)射。