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阿摩第 7 期
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【國內】台大教授打造「類比黑洞」 解40年物理之謎

發表于: 2017/01/25


台大物理系及天文物理所教授陳丕燊與法國學者提出構想,利用超強雷射及奈米技術在實驗桌上打造「類比黑洞」,可模擬黑洞蒸發晚期,檢驗信息是否會隨「黑洞蒸發」而不見,可望解開過去40年來物理界之謎,成果登上國際知名期刊「物理論壇通訊」。
英國學者霍金(Stephen Hawking)在1974年結合廣義相對論與量子場論,發現「黑洞蒸發」效應。但物理學界對於黑洞蒸發是否會導致信息遺失一直有正反兩面爭論,幾乎所有當代最有影響力的理論物理學家都加入了這埸「黑洞戰爭」。
陳丕燊說,信息遺失問題很重要,因為它觸及量子力學「物理過程中,機率必須守恆」的基礎。若最終證實信息會隨黑洞蒸發遺失,相對論與量子力學這20世紀兩大物理革命、所有近代物理的基礎,或許不能相容,將撼動物理學根基。
不過,過去40多年來,對於黑洞蒸發的討論僅止於理論爭辯,很少實驗上的進展。
陳丕燊解釋,因宇宙中絕大多數的黑洞都比太陽的質量還要大,若要完全蒸發,需要10的67次方年之久。但從宇宙大霹靂到現在,才不過138億年,沒辦法觀察到「壽終正寢」的黑洞,也就無法驗證宇宙信息是否會隨黑洞蒸發丟失。
陳丕燊與法國綜合理工大學教授兼「國際超強雷射科技中心」(IZEST)主任Gerard Mourou共同提出一個新穎的實驗構想,利用日新月異的超強雷射及奈米技術打造「類比黑洞」,試圖模擬出黑洞蒸發的晚期。
研究團隊表示,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,並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,電漿反射鏡也隨之突然停止,就像黑洞蒸發到最後完全消失一樣,能模擬黑洞蒸發後期、進一步觀測信息保存機制。
陳丕燊目前已組織了一個橫跨台大梁次震中心、法國綜合理工大學的「國際超強雷射科技中心」(IZEST)、日本國立量子科技中心(QST)之「關西光子研究所」(KPRI)及上海交通大學的國際團隊,預估花3、4年內執行實驗,盼解答這40年來物理界未決的悖論。