科學家設想利用“霍金輻射”從黑洞中制取激光

菲克西歐和他的小組用激光脈沖穿過一個玻璃棱鏡，制造出了白洞事件視界的模型，于是產生了利用黑洞和白洞事件視界的性質構建激光器的想法。

據國外媒體報道，激光是令人敬畏的發明，我們可以利用它控制蟲子的大腦、制作音樂、或許還能用來抵御侵襲地球的小行星，但我們還沒從黑洞中制取過激光。不過最近，一個由物理學家和工程師組成的小組認為他們不僅發現了“霍金輻射”存在的證據，而且可以利用它來制取一種激光。

一般我們認為，光線是不能從黑洞中逃脫出來的，所以從黑洞中制取激光看起來有悖直覺。但從理論上講，應該會有一些粒子從黑洞的事件視界（event horizon）輻射出來，這就是著名的“霍金輻射”（1974年由霍金預言，但迄今仍沒有觀測到）。

來自愛丁堡赫瑞瓦特大學的物理學家丹尼爾·菲克西歐（Daniele Faccio）以及他的小組并沒有在實驗室真正制造出黑洞，不然的話會把地球吞噬掉的。實際上，他們進行的是用計算機模擬黑洞“事件視界”上的情況。如果目前的理論是正確的，那么他們的工作將能夠檢驗霍金輻射的種類是否與期望的一致。

正常激光中，光子通過在鏡面間的反射進行聚焦，然后射向一個能發出更多相同頻率光子的工作介質進行增強放大。菲克西歐和他小組的論文發表在了《經典和量子引力》上。如果他們的論文是正確的，那么就可以分別用兩種不同的事件視界取代傳統激光器中的鏡面，一個視界來自黑洞，另一個視界來自白洞。

白洞完全是理論上的物體，與黑洞的性質完全相反。在黑洞中，事件視界標志著粒子無法逃出的邊界（你可以跨越它進入到黑洞中，但不能回頭重新跨越出來）。白洞正相反，粒子可以從白洞中出來，但任何飛向它的物體都無法進入其中。如果我們目前的量子力學理論是正確的，那么白洞應該是可能存在的。即使我們在可觀測的宇宙中還沒有發現任何白洞存在的證據。

2010年，菲克西歐和他的小組用激光脈沖穿過一個玻璃棱鏡，制造出了白洞事件視界的模型，那時他們產生了利用黑洞和白洞事件視界的性質構建激光器的設想。

事件視界上的光子是來自哪里呢？量子理論表明，物質和反物質虛粒子不斷地從真空中產生，當它們相遇時又會發生湮滅。如果物質和反物質粒子恰巧居于事件視界的兩側，那么它們就不會相遇發生湮滅。黑洞之外的觀測者就會意識到有粒子從暗冷的事件視界發出。

菲克西歐小組的最新論文就是利用了這種現象。根據他們的模擬，當一束光線接近白洞的時候，其波長被壓縮進入紫外光區。當光線被反射回來接近另一端黑洞的時候，波長被拉伸進入紅外光區。從白洞和黑洞中發出的霍金輻射對激光的強度進行放大，把最初的微弱光束轉變成強大的激光。《新科學家》雜志報道說，當涉及實際建造這樣的激光器時，該小組仍需要想出如何構建黑洞事件視界模型的方法。