论黑洞与浴盆涡旋之间的类比

类比思维在理论物理中是一种有价值的工具，因为它使我们能够将在一个系统中获得的理解应用于另一个系统。在本文中，我们研究两个看似不太可能的系统之间的类比：旋转黑洞——推动现代物理理论理解至极限的神秘宇宙实体，以及浴盆涡旋——一种极为常见、几乎在任何家庭日常中均可观察到的现象。尽管这两个系统之间存在明显差异，我们认为彼此的经验和教训可用于相互学习。我们研究了浅水表面波传播与有效时空上无质量标量场传播之间的等价性，特别关注由旋转排水涡旋流源生的旋转黑洞几何。利用此类类比，我们首次在实验室实验中验证了预测发生于旋转黑洞周围的三种效应也同样发生。这三种效应分别是超辐射(波从系统中提取旋转能量的能量增强过程)、准正态振铃(描述系统趋向平衡态的弛豫)以及反作用(介导涨落与其所处背景之间的能量交换)。