微小的“人造黑洞”不能吞灭地球

使用粒子加速器制造微型的黑洞，没有人们想象得困难，比人们过去测算的能量输入减少了很多，假如物理学家仅用少量的能量就能在地球上制造出微小的黑洞，那么这似乎可以证明，我们的宇宙可能有额外的空间维度，物理学的变革将会发生在奇异的现象之中，有些物理学家向人们提出了善意的警示，任何使用粒子加速器制造出的微型黑洞都不会带来地球的灾害。

引力场的强弱决定了黑洞的形成与否，一旦物体周围引力场的强度达到了特定的界限，就没有什么物体能够摆脱引力的拖动作用，甚至连光也无法逃脱引力场的边界。从大质量恒星爆发的过程中形成了黑洞，大质量恒星的剧烈爆炸意味着它们的死亡，恒星爆发后的遗留物质在自身引力的作用下开始不断地向内挤压，死亡恒星的坍塌最终产生了一个有超高密度的“质点”。“人造黑洞”的原理不同于死亡恒星的挤压和坍塌，在高能物理实验室的条件下，科学家设法使高速运动的粒子发生正面碰撞，微型黑洞在高能粒子的正面碰撞中形成。

弦理论属于新物理学的范畴，弦理论家相信，在宇宙中存在额外的空间维度，量子空间有多个维度，额外的空间维度被折叠或隐藏在人们看不见的微观世界，每一个维度的尺寸小到质子的大小，大到零点几毫米，引力作用在额外的空间维度变得十分强烈，远超出正常的引力范围，在粒子加速器的情形中，通过撞击产生的微观粒子连续性地吸收了大量能量，形成了高密度物质的微型黑洞。

欧洲大型强子对撞机是当今世界上最强大的粒子加速器，有些科学家在脑海中浮现了庞然大物的加速器变为“黑洞工厂”的末日景象，在实验室进行了频繁的碰撞试验，似乎每一秒都有可能制造出令人生畏的黑洞。欧洲大型强子对撞机为粒子束赋予了极高的速度，加入对撞机的粒子沿着17英里或27公里的圆周管道高度运动，通过粒子的对撞和爆炸产生了极高的能量，每一个对撞粒子的极大能量相当于一辆400吨的火车以大约每小时120英里或每小时195公里行驶所拥有的能量。

到目前为止，项目团队的科学家在大型强子对撞机内没有探测到微小的黑洞，但他们对理论的预测有十足的信心和浓厚的兴趣，通过超级计算机模拟了粒子以接近光速运动时所发生的碰撞过程，超级计算机的模拟结果显示，产生微型黑洞所需的能量比以往的估算更低。黑洞理论的基础之一是爱因斯坦的质能关系式，能量相当于质量与光速平方的乘积，著名的质能公式揭示了物质和能量的相互关系，这意味着对撞机内能量大的粒子是那些速度大的粒子，加速器内的粒子质量变得很大。

爱因斯坦发现了物质与时空相互关系的广义相对论，天体的质量弯曲了周围的时空构造物，时空弯曲效应产生了引力现象，同样，在大型对撞机内高度运动的粒子弯曲了周围的时空构造体，高速运动粒子的质量增大，积聚了更大能量的粒子对周围时空产生了更大的弯曲效应，好似球面透镜在光线集聚中形成了焦点一样。两个加速的粒子相撞时，每一个粒子都从对方的粒子获得了更多的集聚能量。

经典的相对论排除了额外空间维度的概念，应用经典的相对论进行模型计算时，科学家会发现，形成微型黑洞所需的能量只有以往推算的三分之一。普林斯顿大学的理论物理学家弗朗斯·普里托里厄斯解释说，根据普通物理学的计算，形成一个微型黑洞所需的能量为一个天文数字，1000的5次方、100万的4次方或1000亿，制造一个微型黑洞所需能量的惊人，大大超出了通过人类科技获取能量的范围，即是只有这一能量值的三分之一，人类也提供不了如此巨大的能量。新物理学展现了完全不同的场景，引入了额外空间维度的新物理学能够让微型黑洞在较低的能量范围产生，但科学家目前还不能预测微型黑洞产生的具体途径。

即使是微小的黑洞，听起来也令人感到恐怖和惊悚，假使从大型粒子加速器制造了体积无限小的黑洞实体，人们也无需担忧给地球带来的危险。理论物理学家普里托里厄斯认为人们有一个错误的概念， 似乎从大型强子对撞机内产生的小型黑洞有吞灭地球的危险，小黑洞吞噬大地球的事件在科学上完全没有发生的可能性。理论物理学家斯蒂芬·霍金曾经计算，所有的宇宙黑洞在时间的进程中将会逐渐地失去质量，黑洞损失质量的现象被科学家称为“霍金辐射”。

小型黑洞同样通过蒸发失去了质量，它们的蒸发速度大于在成长中捕获的外界质量，当敞开胃口的小型黑洞准备大吃特吃周围任何数量的物质时，它们的生命在霍金蒸发中已经结束。小型黑洞的死亡过程发生在一瞬间，时间短到1秒的几分之一，它们想要吞灭周围的巨量物质，但在时间上却来不及吃。即使有科学家怀疑霍金辐射理论的正确性，能够证明小型黑洞的稳定性，它们不至于在1秒的几分之一的时间死亡，人们也不必担心小型黑洞对地球产生的潜在危险。

在粒子加速器内产生的微小黑洞获得了足够的速度，足以摆脱地球的引力，即使有些微小黑洞不那么幸运，没有逃过地球引力场的吸附，它们也不会迅速地吞掉整个地球，微型黑洞十分微小，以至于它们在吞噬地球的1毫克物质时也需要耗费几乎宇宙年龄的时间。普林斯顿大学的理论物理学家普里托里厄斯解释说，微小黑洞实在太小，它们实际上无法吞噬任何显著数量的地球物质。普里托里厄斯和同事威廉·伊斯特在《物理评论通讯》杂志发表了微型黑洞的研究成果。

（编译：2021-3-13）

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