光波在空間中的行為，和聲波在流體裡的行為，有著神秘的相似性，連黑洞也可以在聲學中找到對應。時空，會不會和愛因斯坦物理誕生之前的乙太一樣，根本就是一種流體呢？
撰文／賈可布森（Theodore A. Jacobson）、帕瑞塔尼（ Renaud Parentani）
翻譯／林世昀
小溪裡的漣漪，有著和時空中的光波十分類似的行為。在岩石附近的水流不均勻，因此漣漪的行進方向會彎曲，其波長也會改變。同樣的事情也會發生在光波行經行星或恆星重力場的時候。在某些情況下，水流的速度太快，以至於漣漪不能向上游傳播，正如同光不能從黑洞中向外傳播一樣。響聲與亮光
為了回答這些令人坐立難安的問題，加拿大卑詩大學的安魯（William Unruh）開啟了一門新的研究。1981年，他證明了聲波在流體中的傳播，和光在彎曲空間中的傳播有極為接近的類比。他提出，在評估微觀物理對霍金輻射起源上的影響時，這種類比也許會很有用。而且，它說不定可讓類霍金現象的實驗觀測成真。
聲波就和光波一樣，是以頻率、波長和傳播速度為其特徵。我們對聲波的觀念，只適用於波長比流體分子間距大得多的時候；在更小的尺度下，聲波就不存在了。而正是這個限制，讓這項類比這麼有趣，因為它可以讓物理學家研究微觀結構對巨觀現象的影響。然而，真要讓這項類比派上用場，它必須要能延伸到量子的層次。通常，分子的隨機熱運動，會讓聲波的行為和光量子有別。不過當溫度接近絕對零度的時候，聲波就會表現得和量子一樣了，物理學家稱之為「聲子」（phonon），來強調它和「光子」（光的粒子）的類比。實驗家對於聲子在晶體以及低溫下仍保持流體狀態的物質（如液態氦）之中的行為，早就在進行例行的觀測了。
聲子在靜止與均勻流動的流體中的行為，就和光子在沒有重力的平坦空間中一樣。這類聲子以固定波長、頻率與速度沿直線傳播，像聲音在游泳池或是平順流動的河流中，就是從音源一直線傳遞到我們耳朵。
然而，在流動不均勻的流體中，聲子的速度會改變，而且它們的波長也會拉長，正如同彎曲空間中的光子一般。在流入峽谷的河流中，或是在旋進排水孔的渦流中，聲波會變形扭曲，並且沿著彎曲的路徑行進，就像是星體附近的光一樣。事實上，這類情況可以用廣義相對論的數學幾何工具來描述。
流體對聲音的作用方式，甚至可以像黑洞對光的作用方式一樣。創造這種聲學黑洞的方法之一，是利用一種流體力學家稱為「拉瓦爾噴嘴」（Laval nozzle）的裝置。這種噴嘴的設計，會讓流體在最狹窄處，達到並且超過聲速，而不會產生衝擊波（一種流體性質上的突然變化）。其等效的聲學幾何，與黑洞的時空幾何非常類似。超音速的區域與黑洞的內部相對應：相反於流動方向傳播的聲波，只能被沖往下游，就像被黑洞中心拉住的光一樣。次音速的區域則對應到黑洞之外的時空：聲波能夠往上游傳播，而唯一的代價是波長被拉長，就像光會被紅移一樣。在這兩個區域的交界，行為上和黑洞的視界是一模一樣的。
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