說起黑洞，可以說是這個宇宙中最為極端、最為強大而且也最為神秘的天體，它以其巨大的引力，使得里面的光線都無法逃逸出來，因此從外界要想直接觀測到它的難度非常大。
著名的宇宙學家霍金生前曾經提出了一個關于黑洞的猜測，那就是根據海森堡不確定性原理，在真空中會在瞬間產生一對正反虛粒子，然后又瞬間湮滅，在此過程中向外釋放能量。
由此出發，在黑洞事件視界的內外如果正好產生一對虛粒子，其中一個被黑洞吸進去，另外一個逃逸出來。那麼逃逸的這個粒子就能獲得能量，也沒有和相反的粒子發生湮滅，從外界看就像黑洞向外發射粒子一樣。這個猜測就是著名的「霍金輻射」。
按照量子場理論也能解釋霍金的這個猜測。根據量子場論，宇宙中其實是沒有真空這樣的東西的。相反，空間里充滿了無數微小的振動，假如在某一瞬間這些空間區域充滿了足夠的能量，這些振動會隨機爆發成虛擬粒子，又幾乎立即相互湮滅，從而產生光。根據愛因斯坦的廣義相對論，引力會扭曲時空，因此量子場越接近黑洞奇點的巨大引力牽引力，就會越扭曲。
由于量子力學的不確定性和怪異性，這種扭曲產生了不同移動時間的不均勻窗口的能量尖峰。正是這些能量不匹配，使得虛粒子從黑洞邊緣看似虛無的東西中出現，然后自我湮滅產生了微弱的光，霍金輻射就此產生。
之所以物理學界、天文學界對霍金的這個猜測很感興趣，主要原因在于它是在目前物理學的兩大不可調和的理論極端邊界上做出的，一個是愛因斯坦的廣義相對論，它描述了大物體的世界；另一個是量子力學，它詳細描述了最小物體的奇怪行為粒子。
但是由于黑洞的極端特性，想依靠從黑洞中直接檢測到光，對于物理學家來說幾乎是不太可能的事。特別是有兩個情況限制了科學家們去證實霍金的猜測，一個是前往黑洞（已知距離地球最近的黑洞距離地球 1500多 光年）以及到達黑洞后，不被其巨大引力吸入并變得「面條」化都面臨著相當大的挑戰。第二是黑洞周圍出現的「霍金光子」數量很少，在大多數情況下，它會被其他發光效應淹沒，比如從圍繞黑洞旋轉的物質中釋放出的高能 X 射線。
為了解決這個問題，近年來科學家們在實驗室中進行了有關黑洞的模擬實驗，試圖在極端條件下尋找霍金輻射。比如，在2021年的時候，有科學家們使用了一束含有8000個過冷、用激光束縛的銣原子，沿著前進的方向創建了波狀激發形式的虛擬粒子。
近日，又有研究團隊對上述實驗方法進行了改進，通過調整電子從一個原子跳到另一個原子的難易程度，創造了黑洞時空扭曲事件視界的合成版本。主要是在原子鏈行進過程中，使其一部分落在模擬的「事件視界」之上，然后記錄鏈中的溫度峰值，從而模擬出黑洞周圍產生紅外輻射的現象。
這一近期的研究成果，表明位于事件視界兩側的粒子之間的量子糾纏效應可能真的存在，從而證實了霍金輻射這一猜測也可能是正確的。唯一遺憾的是，實驗由于無法模擬出黑洞產生的強大引力扭曲，這對量子引力理論和潛在的、真實的霍金輻射到底意味著什麼還無法得出，但至少進一步激發了科學家們深入研究的熱情，展現了以前從未探索過的、宇宙物理學的神秘一隅。
