1971年，英国物理学家罗杰·彭罗斯提出，可以从旋转的黑洞中提取能量。一个粒子进入能层（即时空被黑洞旋转拖拽的区域）后可能分裂成两部分，其中一个碎片以负能量落入，另一个以比到达时更多的能量逃逸。苏联物理学家雅科夫·泽尔多维奇将这一想法扩展到波：从快速旋转物体散射的波可能被放大，带走该物体的一些旋转能量。
半个多世纪以来，这一直是一个理论预测，无法直接测试，因为没有人能在实验室中操纵黑洞。现在，纽约市立大学（CUNY）先进科学研究中心的研究人员构建了一个桌面设备，无需重力、无需事件视界、无需移动部件，就能重现彭罗斯-泽尔多维奇过程的基本物理原理。
这项研究于7月8日发表在《自然》杂志上，由Hadiseh Nasari和Andrea Alù领导，展示了”弗洛凯旋转超辐射”：通过与合成旋转介质的相互作用放大电磁波。
如何制造超光速旋转
关键的挑战是创建一个表面旋转速度超过光速的物体（泽尔多维奇效应所需的条件），而无需以不可能的速度物理旋转任何物体。CUNY团队通过一个耦合电子谐振器环解决了这个问题，每个谐振器大约硬币大小，其电学特性沿环顺序调制。电容变化的行波像旋转频闪灯一样扫过电路，创造了研究人员所称的”时空晶体”——一种在空间（环周围）和时间（顺序调制）上性质都发生变化的介质。
这种合成介质的有效旋转速度可以超过光速，不是因为任何物理物体超过了这一极限，而是因为调制模式绕环扫过的速度比波在未调制电路中传播的速度更快。这种”超光速有效旋转”在系统的能带结构中打开了角动量带隙，创建了参数增益通道，将能量从调制本身转移到特定的电磁波模式。
只有具有正确轨道角动量特性的波才能耦合到这些通道。结果是角动量选择性放大：能量从合成旋转稳定地转移到选定的波模式，这正是彭罗斯-泽尔多维奇过程的波类比。
“我们已经创建了一个多功能实验平台，用于在受控实验室环境中研究极端旋转动力学，”CUNY研究生院杰出教授兼ASRC光子学倡议创始主任Alù说。”这架起了弗洛凯工程、时变介质和黑洞类比物理学之间的桥梁。”
实际测量了什么
团队测量了调制环中的旋转多普勒频移，确认了在超光速有效速度下存在角动量带隙，并观察了耗散形状光谱带宽内选定模式的参数放大。这种放大是宽带的，可在一定频率范围内工作，而不仅仅在单个共振点，并且是角动量选择性的，这意味着电磁场的不同旋转模式根据其与合成旋转的耦合程度而被不同程度地放大。
该实验不涉及实际重力、时空曲率或黑洞。它在一个电磁电路中重现了彭罗斯-泽尔多维奇过程的数学和波物理本质。这与其他重力类比（流动流体中的声学黑洞、非线性介质中的光学黑洞）适用的相同区别，其中数学类比使研究原本无法触及的现象成为可能。
“在将这些想法转化为实际设备之前，还需要更多的工作，”Nasari指出。研究人员确定了在无线通信、光子学、量子技术和宽带信号处理中的潜在应用，但这些仍处于推测阶段。
尽管如此，该实验在受控实验室环境中验证了一个五十年前的理论预测，并为研究波与旋转介质相互作用提供了新平台——这是一个实验上极难进入的领域。该设备紧凑、全电子化，不使用任何奇异材料，易于被其他实验室复现。
婷 翻译
来源： Nasari, H., Moussa, H., Kasahara, Y. et al. “Observation of Floquet rotational super-radiance.” Nature (2026). DOI：10.1038/s41586-026-10725-y