大约50年前,在《星际穿越》,《时间简史》,当然还有“事件地平线望远镜”之前,博士后研究员William Unruh试图在牛津大学的一次座谈会上向人群解释黑洞。没有参考点可用来比较如此密集的物体,以至于光线无法逃脱扭曲的重力。因此,他设计了自己的一个比喻:想象一个瀑布,一条小鱼不小心在其边缘游过,速度太慢而无法逆着水流游泳。鱼将永远被困在瀑布的底部,再也不会回到家中了。基本上这就是发生的一切。

几年后,安鲁(Unruh)在教授一门有关流体行为的物理课,并意识到这种类比的数学方法所描绘的图画比他以前认为的更类似于黑洞。遵循类似黑洞物理规则集的类似实验(较小的实验)也许也会模仿黑洞中发现的其他奇妙的物理效果。

几十年来,安鲁(Unruh)仅仅在理论上逃避了这种想法,而当他自己当教授时,他和他的博士后意识到可以使这个想法成为现实。他们可以在实验室中建造一个类似黑洞的物体。

自1980年代以来,科学家已经设计出了一系列黑洞类似物,并在最近建造了它们,它们试图重现像爱因斯坦和史蒂芬·霍金这样的科学家所预测的时空怪异。就在今年,由以色列理工学院的物理学家杰夫·斯坦豪(Jeff Steinhauer)领导的一个小组发现了迄今为止最有力的证据,证明霍金所预测的辐射将使用一种类似的模拟物从黑洞的外缘发出。但是,模拟宇宙与真实宇宙之间的比较只能走这么远。

“宇宙不是流过嘴唇的瀑布,黑洞在其他方面是不同的,但是在某些方面它们是非常相似的,”不列颠哥伦比亚大学教授恩鲁(Unruh)说。但是要走多远?相似性是否足够强,以至于研究类似物可以支持有关黑洞行为的理论?“我会说是的,” Unruh告诉Gizmodo。

爱因斯坦的广义相对论预言了黑洞的存在,这些黑洞的引力使空间和时间扭曲得如此之大,以至于超出了称为事件视界的边界,光就无法逃逸。但是这些边界对物理学家的理论造成了很大的压力,因为它们既遵守最小粒子定律,量子力学,也遵守广义相对论及其对引力的描述,并且迄今为止,还没有一种证明无缝的联系方法。这两个理论在一起。理论家已经设计出了一些可能在这些极端区域发生的物理现象,包括霍金辐射,由黑洞表面上的量子力学引起的微小能量波动会导致黑洞发出粒子的想法,以及彭罗斯过程。旋转的黑洞可能会将能量注入附近的粒子。

但是像LIGO和处女座引力波探测器以及事件视界望远镜这样的黑洞观测实验当然无法完全解决小到量子级的事件视界。世界上最大的原子粉碎机大型强子对撞机尚未产生微型黑洞-是的,物理学家正在寻找它们,但是不,微型黑洞不会造成任何伤害,并且几乎会立即分解。为了制造它们,大型强子对撞机可能需要比其现有功能包含更多能量的光束。使用超冷原子,激光甚至流水的类似物至少可以验证自然界中某些像黑洞一样存在的理论过程。

在霍金首次提出黑洞辐射理论后的几十年中,安鲁(Unruh)使用数学来扩展类比并发展“哑洞”的概念,之所以这样称呼是因为它们会捕获声音而不是光。其他物理学家则以这一理论为基础,并设计出了自己的愚蠢漏洞。到2000年代,Unruh和他的团队与不列颠哥伦比亚大学的土木工程师一起准备在实验室中建造哑孔。