宇宙中黑洞无处不在,人类正想法制造,微小黑洞真会威胁地球吗?

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说起黑洞,我们最先想到的肯定是银河系中心著名的超大质量黑洞。事实上我们的星系中充满了黑洞,只是它们相对略小。大多数黑洞质量可能是太阳的四五倍,它们的尺寸很小,视界半径大约只有12公里。但是星系中必然存在成千上万个黑洞,它们是巨大恒星短暂生命中不可避免的残余物。

黑洞,即使是相当巨大的黑洞,在浩瀚的时空中也是也是非常微小的,就像极其微小的针孔。就算是最大的黑洞,也许是太阳质量的100亿倍,它们的视界也只能到达海王星的轨道,黑洞内的任何物质包括光都无法逃离。45亿公里或0.00047光年的距离,与星系的规模相比简直是小巫见大巫,星系的恒星组成可能跨越超过10万光年。

银河系中不存在什么大块头黑洞,这里最大的黑洞只有400万到500万个太阳质量,它潜伏在银河系中心附近,视界只比太阳的半径稍大一点。

2012年对于黑洞来说,是重要的一年。或者更确切地说,是因为我们黑洞的理解。首先《科学美国人》发表了一篇让人觉得相当可怕的研究,该研究认为“黑洞无处不在”;然后普林斯顿大学的一组研究人员对爱因斯坦流体动力学方程进行了数值求解,以确定黑洞实际上比以前认为地更容易创建。

他们的研究结果表明,形成黑洞所需的能量比以前计算的要少得多。与此同时,也许至少部分是由于这些发现,科学家开始有了一种新的隐忧。他们担心人造大型强子对撞机增加了一种可能性,这种可能性会让能够吞噬地球的黑洞造成毁灭性的后果,即便这种可能性十分十分微小。

普林斯顿大学于2013年发表了《超相对论黑洞形成》研究,研究人员开发了新的计算机模型。模型表明形成黑洞实际上只需要不到一半的能量,准确地说是比以前研究确定的少70%。研究人员发现,黑洞形成的阈值比简单的环猜想估计值低几分之一,而且在此阈值附近,两个截然不同的视界首先发生碰撞,然后再进行合并。

2013年4月,在phy.org网站发表的研究解释说,根据爱因斯坦的相对论,特别是描述能量和质量之间关系的部分,在理论上创造黑洞是可能的,增加一个粒子子的速度也会导致它的质量增加。这就是促使普林斯顿大学的研究人员根据爱因斯坦最初的流体动力学方程建立计算机模型的原因。该模型提供了一个虚拟窗口,用于查看两个粒子子碰撞时发生的情况。两个粒子子的能量会聚焦在彼此身上,共同产生一个将引力推到极限的组合质量,结果就产生了一个非常小的黑洞。这个实验结果符合预期,但令人惊讶的是,模型显示这样的碰撞和结果所需的能量仅是之前计算出的产生如此小的黑洞所需能量的30%。

这个消息让人们担心,黑洞实验形象地说,相当于让地球距离太阳更近因此危机重重。通过欧洲核研究组织的大型强子对撞机(LHC)上进行的实验,有可能打开微观黑洞与潜在的灾难性的后果。这些担忧在大型强子对撞机启动之前就出现了,LHC是一个在瑞士日内瓦附近地下形成的直径为8公里的环形加速器。

而美国宇航局2008年发布的标题为《世界不会完结》的报告却简明扼要地进行了澄清,告诉读者启动加速器“不会触发微观黑洞的形成”,而且这个黑洞实验并没有像耸人听闻的新闻报道所说的那样,会越来越快地吸收周围的物质,直到吞噬整个地球。

围绕着这些远超过生命研究的实验所引发的恐惧是如此强烈和广泛,以至于欧洲核子研究中心在他们的网站上专门开辟了页面讨论一个常见问题:欧洲核子研究中心会产生黑洞吗?

甚至普林斯顿大学的科学家们,在他们的学术报告中也谈到了这一点,并指出,即使通过新的计算发现形成黑洞所需的能量比以前认为的要少得多,要形成一个足以塌陷地球的黑洞,仍然需要比大型强子对撞机能产生的能量多数十亿倍的能量。更重要的是,即使在对撞机上真的打开了一个黑洞,由于霍金辐射的影响,黑洞也将很快消失。

尽管有关这些微观黑洞可能引发世界末日的担忧可能被夸大了,然而粒子可以打开这些微小黑洞的事实,在过去和现在都是绝对真实的。欧洲核子研究中心的网页承认:大型强子对撞机不会产生宇宙意义上的黑洞,尽管如此,一些理论认为微小的“量子”黑洞的形成是可能的。欧洲核子研究中心最后还向关心此事的读者保证,观察到这样的事件只会让我们对宇宙的理解变得更兴奋而且绝对安全。

虽然进行了很多澄清,仍然有一些科学家认为我们有理由担心这些 探索 物理学边界的实验。就在去年,备受尊敬的英国科学家马丁·里斯爵士在他的著作《关于未来》中警告人们要认真对待围绕大型强子对撞机的恐惧。科学新闻网站MACH描述了两种可能性:粒子在加速器内碰撞可能释放出一些奇怪的物质,把地球缩小成一个直径90米的球;在另一种情况下,实验可能会产生一个微小的黑洞,无情地从内部吞噬我们的星球。

在里斯描述的最极端的情况下,一场物理灾难可能会导致宇宙本身衰变成一种新的形式,从地球到最远的恒星,所有的东西都会被毁灭。里斯自己也承认,这些情况极不可能发生,但他还是想说:考虑到风险的存在,它们就不应该被忽视。

参考:https://oilprice.com/Energy/Energy-General/Breaking-Open-A-Black-Hole-The-Worlds-Most-Dangerous-Experiment.html
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