使用“相对论飞行镜”来测试斯蒂芬·霍金的黑洞悖论

斯蒂芬·霍金（Stephen Hawking）的提议是，现代物理学的变革思想之一是黑洞周围出现的颗粒，现在被称为霍宁辐射。然而大约50年后，我们还没有观察到鹰辐射在太空中，或在实验室中复制。已经成立了一个项目，以寻求使用“相对论飞行镜”的模拟，而新的计算表明这不是一个不切实际的目标。

如果霍金正确，黑洞应该慢慢蒸发，每个粒子出现在外面事件视野从黑洞中排出质量。这应该导致他们在用完材料以喂养它们后的数十亿或万亿年的收缩。的确，宇宙的末端可能只是缓慢蒸发黑洞。但是，鹰辐射似乎违反了必须维持信息的原则。解决这一悖论可能是解决一般相对论与量子场理论之间明显矛盾的关键。这可能又导致了一切理论霍金一生都在追逐。

考虑到现实中研究鹰辐射的几乎不可能，物理学家的理论上更容易测试的类似物。已经建立了Anabhel（模拟黑洞通过激光蒸发）协作，以使其中之一成为现实。在预印（尚未同行评审）上arxiv.orgAnabhel成员提出了为什么他们认为计划可能有效的原因

关于物理学家黑洞的令人困惑的事情之一是，问题是否涉及信息丢失。对于我们大多数人来说，这似乎没什么大不了的 - 每次我们忘记保存在计算机崩溃之前正在处理的文档时，我们都会失去信息，但是对于物理学家而言，这种损失违反了单位性，这说明永远不会真正丢失信息。

可悲的是，我们无法起诉违反该物理定律的崩溃计算机，但物理学家提出了许多解决方案来解释如何避免侵犯霍金的蒸发。确定这些解决方案中的哪种方法正确，可以回答某些物理学的最大问题。但是，正如纸张所指出的那样，“几乎不可能通过直接的天体物理观察来解决这种悖论，因为典型的恒星大小的黑洞很冷又年轻，但是对悖论的解决方案至关重要地取决于黑洞的末端蒸发。”

由于在实验室中制造黑洞远远超出了当前的能力，而且很可能会引发一些健康和安全问题，因此解决该问题的提议通常涉及创建一个用于霍金辐射的模拟，而不是真实的事情。我们可能不确定模拟和原始表现相同，但这是一个很好的起点。

这样的模拟的一个建议涉及将高强度激光发射到降低密度的等离子体靶标。这是根据2017年论文，将创建一个“相对主义的飞行镜”，其量子场类似于黑洞。相似之处比以前使用的更直接替代方法因此，可以说是更好的，激发了Anabhel的建立。

但是，即使理论是正确的，如果设备不足，则实验可能无法正常工作，例如，如果激光器不够强大或探测器不够敏感以捕获所有产生的辐射。毕竟，搜索花费了数年的时间才能找到希格斯玻色子，因为狩猎开始时，使用的粒子加速器缺乏必要的魅力。

该论文表明，加速相对论的等离子体镜确实是黑洞的好类似物，而开发的设置应该足以完成任务。计划今年夏天进行初步试用。如果失败，明年将对更强大的激光应用于同一设计。

即使实验有效，作者也承认它不会解决基本问题。地图不是地形。我们知道，在实验室单位性的情况下将保留。然而，相对论的镜子可以教会我们如何在这种环境中进行信息保存，这可能反映了一个黑洞周围发生的事情，这是一个大问题，这足以使物理学家感到兴奋。