科学家在实验室中模拟黑洞“抽取”能量的过程

纽约市立大学研究生中心高级科学研究中心（CUNY ASRC）的研究团队在《自然》杂志发表成果，提出并验证了一种名为‘合成旋转’的创新实验方法。传统上，研究超高速旋转下的物理现象（如黑洞附近的能量提取效应）极为困难，因为机械旋转设备无法达到所需转速，且易受振动、摩擦等限制。该团队没有让物体实际转动，而是设计了一个环形射频谐振器阵列，通过在空间和时间上精确调控每个谐振器的电磁特性（如频率和相位），人为制造出一种‘旋转错觉’——电磁波在其中传播时，会像遇到真正高速旋转的物体一样发生响应。结果发现，具备特定旋转特性的电磁波能从这种‘人工旋转’中吸收能量并被显著放大，成功复现了理论预言已久的‘彭罗斯-泽尔多维奇过程’（即旋转物体可将入射波放大）。项目负责人安德里亚·阿卢教授指出，这种方法开创了一种新型‘波-物质相互作用’机制：通过人工设计的时间-空间变化结构，实现宽带、选择性波放大。第一作者哈迪塞赫·纳萨里博士强调，这项工作把数十年来停留在纸面的理论构想变成了可操作的实验平台，不仅可用于探索天体物理（如类星体、吸积盘）、波动物理中的极端现象，也为无线通信、新型光学器件、集成光子芯片和量子信息处理提供了新思路。研究人员也坦言，当前成果仍属原理验证阶段，距离实用化还需进一步工程优化；但其核心思想——用人工调控的‘超材料’替代真实运动——可拓展至光子学与量子系统，有望助力人类在实验室中安全、可控地模拟宇宙中最极端的物理环境。本研究获美国国防部、国家科学基金会及西蒙斯基金会资助。