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微型黑洞真有那么可怕吗

艾先力 //m.auribault.com 2014-06-19 来源：光明日报

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　　日前，欧美科学家和立法专家对一项利用超级带电离子对撞机的大胆实验表示忧虑，担心它可能给地球带来灭顶之灾。这就是继欧洲核子研究中心的大型强子对撞机（LHC）之后第二强大的粒子加速器——布鲁克海文国家实验室的相对论重粒子对撞机（RHIC），它能够将粒子加热到4万亿度的高温，并将原子核加速到光速，让它们相互撞击从而产生夸克-胶子等离子体——一种宇宙大爆炸后产生的无比炙热的物质。科学家们担心，这种夸克物质处于特殊的条件，可能会启动连锁反应，将一切事物改变成“奇怪的物质”，甚至可能意外摧毁地球——

　　人类能够制造微型黑洞吗

　　近日，美国天文学家在即将退役的太空巨眼——哈勃望远镜的帮助下，再次目睹了一个距离地球60光年类星体的一个超大质量黑洞正以5.4亿公里每小时的速度高速旋转。该星体内部存在的超大质量黑洞的旋转速率暗示着这个黑洞吞噬周围物质的质量和速度非常稳定，很可能是以“切碎”的邻近星系为食。美国密西根大学的天文学家马克·雷诺兹计算后表示，这个超大质量黑洞每年的消耗大约相当于3.33万个地球。

　　黑洞的厉害由此可见一斑。

　　黑洞是结构极其紧密的天体，质量与海王星相同的一个黑洞直径还不到2米，而其引力场差不多相当于海王星的100亿×100亿倍，连每秒30万公里的光也不能逃脱它的吸附，更不要说其他的物体了。这正是黑洞的神奇可怕之处。主流物理学界认为，自然界的黑洞虽有辐射，但不湮灭，它会逐渐把周围的东西都吸引进去，变得越来越大，直至崩塌。那么，人造微型黑洞是否也具有与自然界黑洞一样的特征呢？

　　20世纪80年代，加拿大科学家威廉·昂鲁最早提出人造黑洞的设想。他认为声波在流体中的表现与光在黑洞的表现非常相似，如果使流体的速度超过声速，那么事实上就已经在该流体中建立了一个人造黑洞。

　　为了能在高能质子撞击中模拟宇宙大爆炸后万亿分之一秒内的能量和条件，借以探求物质本质的线索和自然中新的力量和平衡，欧洲核子研究中心历时14年，斥资80亿美元，在瑞士建成了世界上最大的强子对撞机。它设计的用于轰击质子使其在发生撞击之前加速到7万亿电伏的能量，为人造微型黑洞的诞生创造了条件。

　　少数派：毁灭性的尝试

　　其实，早在核子研究中心的大型强子对撞机（LHC）投入实验不久，两位美国人就曾以毁灭人类罪一状将欧洲核子研究中心告上国际法院。一位是从事物理和宇宙光学研究的沃尔特·瓦格纳，另一位是研究时间理论的科学家兼作家名叫刘易斯·桑科。

　　在诉状中，两位科学家坚持认为，欧洲核子研究中心低估了强子对撞机有可能带来的可怕后果，至少是缺乏足够的重视，一旦出现闪失，悔之晚矣。他们认为对撞机投入使用后用不了多久便可以制造出微型黑洞，它很可能像自然界的黑洞一样强悍，像蟒蛇吞吃鸡蛋一样吞掉地球……

　　但欧洲核子研究中心的科学家解释说，他们自强子对撞机立项起，便对环境安全的影响进行了多次评估论证，从未得出可能造成严重问题的结论。他们认为即使真的出现人造微型黑洞，其也不具备吞噬地球的巨大威力。

　　好几年过去了，目前研究人员还未在大型强子对撞机实验中，检测到任何黑洞的存在，但科学家对这种理论的可能性仍非常感兴趣。目前科学家利用超级电脑模拟了粒子以接近光速的速度发生碰撞，结果显示形成黑洞所需要的能量远比之前预想的要少得多。

　　英国著名天文学家马丁·理斯警告说，现在有足够的证据说明，比之前预想的更少的能量就能够产生迷你黑洞。随着这次升级，RHIC将能够产生强度为建造之前的20倍的碰撞，提高的巨大功率很可能将实验引向未知的领域。

　　马丁强调指出，夸克物质处于特殊的条件，能够启动连锁反应，将一切事物改变成“奇怪的物质”，或可能意外摧毁地球。它理论上能将地球变成“一个呆滞、宽度只有100米的高密度球体”。

　　有少数科学家呼吁科学界重视瓦格纳和桑科对人造微型黑洞的质疑。他们认为物理学是科学中最奥妙无穷的学科，而量子物理学的特性如同“掷骰子”，很多结论相反的课题仍在论证探讨之中，轻易得出的结论无不显得单薄脆弱。

　　多数派：人造黑洞无风险

　　美国普林斯顿大学教授弗朗斯·普理托利格斯是世界顶尖的理论物理学家，同时他也是微型黑洞无害派的核心人物。他认为，人们过于忧虑了，微型黑洞远没有人们想象的那么可怕。

　　虽然黑洞听起来非常可怕，但如果利用地球上的粒子加速器产生人造黑洞，那么这种无穷小的实体对地球几乎不存在任何威胁。“对于利用大型强子对撞机产生微型黑洞存在一个普遍的误解，那便是微型黑洞也会吞噬地球。”普里托利格斯说道。“从科学的角度，我们几乎可以肯定地说，这几乎是不可能的。”

　　普理托利格斯表示，关键的问题是一些同行过分高估了欧美建造的强子对撞机所能达到的威力。我和我的团队研究认为，要形成一个显微镜可见的迷你黑洞所需要的能量大约是大型强子对撞机能够提供的能量的若干倍。欧洲核子研究中心的大型强子对撞机（LHC）的多年运作实践证明，我们的设备距离那种超级能量还相差甚远。即使像某些科学家指出的，建立在存在额外维度基础上的情景中，产生黑洞所需要的能量可能要少得多。但就是这种并非巨大的能量，也是我们目前的科学手段所望尘莫及的。

　　这种观点并非空穴来风，理论物理学家史蒂芬·霍金计算出所有黑洞会随着时间的流逝而丢失质量，放射出所谓的霍金辐射。微小黑洞会通过这样的蒸发过程而逐渐收缩，且收缩的速度远比它们吞噬物质成长的速度要快得多，在大量吞噬物质之前它们就已经死亡了。

　　有人可能反驳说，霍金的理论尚欠严谨的推敲，不足为信。就算黑洞本身是非常稳定的，那如此微小黑洞还是不会产生任何危险的。因为显微镜下观测的微小黑洞是在粒子加速器内形成的，它们应该具备足够的速度逃脱地球引力。不仅如此，倘若有任何微小黑洞被围困，它们因为如此之小以至于想要摧毁地球上1毫克的物质也需要花费至少一个世纪的时间。

　　科学家们说：这样的人造微型黑洞，我们何惧之有呢？

编辑：尹盼秋