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台大提類比黑洞「黑洞戰爭」掀話題

中央社/ 2017.01.24 00:00
(中央社記者陳至中台北24日電)台灣大學天文物理所教授陳丕燊和法國學者合作,提出利用雷射和奈米技術,打造「類比黑洞」,盼能解決懸宕40年未決的黑洞信息遺失悖論。

著名美國學者霍京(Stephen Hawking)結合廣義相對論與量子場論,於1974年發現黑洞蒸發效應後,學界對於黑洞蒸發是否會導致訊息消失,辯論了40多年。幾乎所有最有影響力的理論物理學者,都加入了這場「黑洞戰爭」。

霍京的黑洞訊息遺失悖論,撼動了物理學的根基,因為它觸及量子力學的一個基本出發點,那就是在任何一個物理的過程中,機率必須守恆。黑洞蒸發卻似乎破壞了這條基本戒律。它暗示相對論與量子力學,這20世紀的兩大物理革命以及所有近代物理的基礎,或許不能相容。

上述議題經過40多年的辯論,仍僅止於理論的爭辯,極少實驗進展。陳丕燊和法國綜合理工大學主任穆魯(Gerard Mourou)一同提出一個新穎的實驗構想,利用超強雷射及奈米技術,打造出「類比黑洞」,來模擬黑洞蒸發晚期的狀況。

研究團隊認為,運用奈米技術,可以製造出密度逐漸加大的薄膜靶,超強雷射打進薄膜後,會瞬間把薄膜融成電漿並產生反射鏡。

研究團隊推論,當雷射及電漿反射鏡逐漸進入薄膜中密度較大的「深水區」時,將會逐漸加速。當雷射結束薄膜穿越時,電漿反射鏡也隨之而突然停止,這正像黑洞蒸發到最後完全消失一樣。

研究團隊認為透過上述實驗,可以模擬黑洞蒸發的末期,提供關於信息遺失悖論極珍貴的實證基礎。這篇論文已被期刊「物理論壇通訊」選作編輯推薦,美國物理學會的網路雜誌也於本月23日以專文推薦介紹。

陳丕燊等人已經組織了一個國際團隊,要把這個實驗作出來,包括台、法、日本、中國大陸相關研究團隊,都將加入這個實驗。1060124(圖為台大提供/中央社記者陳至中台北傳真)

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