图中展示了粒子从黑洞周围高速逃逸的景象。最新研究揭示了霍金辐射的奥秘，霍金辐射是指某些粒子能够逃脱黑洞引力的过程。
研究团队在一项新研究中表示，这一结果让研究人员得以罕见地亲身观察霍金辐射，霍金预测应该从黑洞泄漏出来微弱热辐射，并提供了关于微小推力的首个线索，这种推力理论上可能使真实黑洞缓慢蒸发。
研究团队利用光纤桌面实验，探测到了辐射及其长期以来人们所寻求的“反作用”，即辐射将能量反馈并重塑产生它的物体的方式。
这项新研究表示，光的行为完全符合霍金的预测：就像温暖物体发出的光一样，具有确定的温度，并且光谱会随着频率的升高而逐渐衰减。即使在教科书中对黑洞的通常描述应该失效的情况下，它仍然表现出这种特性。
一张信息图解释了霍金辐射的工作原理，这与广义相对论的预测相反。
霍金辐射之所以著名，是因为它处于物理学最伟大思想的交汇点。
雅各布·贝肯斯坦预言黑洞具有熵和温度，而霍金计算了黑洞的热辐射。在霍金-贝肯斯坦辐射中，量子物理学、广义相对论和热力学，这些通常相互冲突的学科汇聚到了一起。
这种冲突由来已久：广义相对论将空间和时间描绘成平滑连续的，而量子力学则描述了一个由离散、不可预测的跳跃组成的世界，至今还没有人能够完全调和这两者。
正是这种组合使得霍金辐射的研究如此困难。天文学家从未观测到来自真正黑洞的霍金辐射，而且可能永远也不会；这种辐射太过微弱，无法在整个宇宙中被探测到。
因此，物理学家转而使用遵循相同方程的实验室模型，例如用流动的水、超冷原子以及本研究中所使用的光来构建黑洞类似物。
物理学家斯蒂芬·霍金认为，黑洞会通过一种难以捉摸的辐射丢失信息。一项新的研究聚焦于使这种现象成为可能的机制。
用光构建黑洞，所有黑洞类比背后的诀窍都在于运动的介质。
想象一下，一个在海中游泳的人，水流速度比他快，他会被卷走。这就是事件视界之外发生的事情，也是为什么通常没有任何东西能够逃脱黑洞的原因。”
黑洞的事件视界是某种能量流，在现实生活中就是空间本身，开始以超乎任何物体速度运动的边界。为了重现这一现象，研究团队需要一种能够以光速运动的物质。他们的解决方案非常巧妙：利用光来制造这种“物质”。
在实验中，研究人员将一束强烈的、超短的"泵浦"脉冲射入一根细的光子晶体光纤，一根玻璃丝，其内部沿长度方向排列着微小的空气通道图案，这使研究人员能够精细调节光在其中的传播方式。
当脉冲传播时，它略微改变了玻璃对光的折射方式，形成了一个与之同步移动的移动速度障碍。随后，一束更弱的"探测"脉冲撞上了这个移动的前沿。当探测脉冲无法再跟上时，一个人造视界形成了——黑洞模拟物就此诞生。
最终的成果体现在紫外线上。根据理论，霍金辐射是成对产生的：其中一个粒子逃逸出来，而另一个则携带“负”能量，是它的镜像，最终会落入真正的黑洞。在光纤中，这个镜像粒子以紫外线的形式出现。
团队统计了对应于视界外霍金轨道伙伴的紫外光子，它们的波长约为233纳米。这就是我们的信号。
与观察到这种发光现象同样重要的是理解它的产生方式。
多年来，研究人员一直认为光纤的霍金辐射是通过级联反应产生的——一系列独立的步骤，其中光首先被转换成一种中间形式，然后再转换成另一种，每一种形式都为下一种形式提供能量，最终形成辐射。
但研究团队发现，实际上，一次直接的相互作用就能完成这项工作，泵浦光和探测光在一步之内就产生了霍金辐射对。
研究人员表示，这种更为简单的模型或许可以推广到其他类似现象，甚至可能推广到真正的黑洞。
因为能量必须来源于某个地方，所以产生霍金辐射应该会对产生它的源产生某种影响。对于真正的黑洞来说，这种影响会导致它失去质量，并在难以想象的时间尺度上完全蒸发——霍金在他1974年的里程碑式论文中描述了这一过程。此前没有任何实验捕捉到这种反作用力。
在这里，研究团队观察到了这一点。辐射的产生使泵浦脉冲自身光的一小部分发生了轻微的颜色偏移，从而在光谱中留下了一个明显的偏斜图案。这种在之前的实验中并未出现的非对称性，正是反作用或反冲的特征——黑洞的类似物正在默默地为自身的发光付出能量代价。
这一结果也揭示了黑洞物理学中最棘手的难题之一：超普朗克问题。
追溯霍金辐射的起源，计算结果会进入一个任何物理学家都无法确定的领域——普朗克尺度，这个尺度极其微小，人们认为在这个尺度下，空间和时间将失去其熟悉的意义，所有已知的物理学理论都将失效。
换句话说，霍金的预测似乎建立在一个可能并不存在的理论基础之上。
Procopio, L. M., Aguero-Santacruz, R., Bermudez, D., & Leonhardt, U. (2026). Backreaction of stimulated Hawking radiation in an optical analogue. Nature, 655(8122), 336–341. https://doi.org/10.1038/s41586-026-10720-3