事实如此浪漫

费曼在我的黑板上计算出黑洞辐射的那天

几分钟后,理查德·费曼(Richard Feynman)研究出了自发辐射的过程,这就是斯蒂芬·霍金(Stephen Hawking)一年后成名的原因。 开始

T周三公布的一幅令人惊叹的黑洞图像,以及事件视界望远镜(Event Horizon Telescope)的数据,可能无法证实斯蒂芬·霍金(Stephen Hawking)的著名理论,即辐射是由黑洞发射的,辐射是量子级自发发射的一个例子。但这条新闻让我们想起了物理学家兼作家艾伦·莱特曼的一个故事告诉鹦鹉螺理查德·费曼在霍金之前提出了自发辐射的想法。下面是莱特曼的原话:

一天,在加州理工学院的自助餐厅吃午饭时,我和两个研究生——比尔·普雷斯(Bill Press)、索尔·特科尔斯基(Saul Teukolsky)以及费曼在一起。比尔和索尔正在谈论他们刚刚做的一项计算。这是一个纯数学的理论计算,他们观察了当你把光照射到一个旋转的黑洞上会发生什么。如果你以正确的角度照射它,光会以比入射时更多的能量从黑洞反射回来。经典的类比是旋转陀螺。如果你以正确的角度往顶部扔弹珠,弹珠会以比来时更快的速度从顶部反弹。顶部减速,而能量,大理石增加的能量,来自顶部的旋转。比尔和索尔说话的时候,费曼在听。

我们从桌旁站起来,开始穿过校园往回走。费曼说:“你还记得你描述的那个过程吗?这听起来很像受刺激的辐射。”这是原子物理学中的一个量子过程,一个电子绕着一个原子旋转,一个轻粒子,一个光子,进入。两个粒子被发射,电子进入一个较低的能态,所以光被电子放大。电子会减少能量,并放弃额外的能量以发出两个光子。费曼说:“你刚才描述的听起来像是受激发射。根据爱因斯坦的说法,在受激辐射和自发辐射之间存在着众所周知的关系。”

自发辐射是当一个电子在原子轨道上运行时,它只自身发射一个光子,没有任何光线进入,并进入一个较低的能量状态。爱因斯坦已经解决了受激辐射和自发辐射之间的关系。每当你有一个,你就有另一个,在原子水平上。这是物理学研究生所熟知的。费曼说比尔和索尔描述的东西听起来像是模拟发射,所以应该有一个类似于它的自发发射过程。

我们一直在校园里闲逛。最后我们来到了我的办公室,一个小房间,比尔,索尔,我和费曼。费曼走到黑板前,开始计算黑洞自发辐射的方程。到目前为止,人们一直认为所有的黑洞都是完全黑的,黑洞自身永远不会释放出任何能量。但费曼在听了比尔和索尔在午餐时的谈话后,假设,如果一个旋转的黑洞可以发射进来的光,它也可以发射没有进来的能量,如果你考虑到量子力学的话。

几分钟后,费曼发现了自发辐射的过程,这也是史蒂芬·霍金一年后成名的原因。费曼都写在我的黑板上了。他没有兴趣把他写的东西抄下来。他只是想知道自然是如何运作的,他刚刚了解到,如果考虑到量子效应,孤立的黑洞也能释放能量。算完后,他掸了掸手上的粉笔灰,走出了办公室。

费曼走后,比尔、索尔和我看着黑板。我们在想可能很重要,但不知道有多重要。比尔和索尔得去赴约,所以他们离开了办公室。过了一会儿,我离开了。但那天晚上,我意识到这是费曼做的一件重要的事情,我需要赶回办公室,把方程式抄下来。但是,当我早上回到办公室时,清洁女工已经把黑板擦干净了。

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注意:为什么黑洞如此吸引公众。


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