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微型黑洞真有那么可怕嗎
艾先力//8858151.com2014-06-19來(lái)源:光明日?qǐng)?bào)
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  日前,歐美科學(xué)家和立法專家對(duì)一項(xiàng)利用超級(jí)帶電離子對(duì)撞機(jī)的大膽實(shí)驗(yàn)表示憂慮,擔(dān)心它可能給地球帶來(lái)滅頂之災(zāi)。這就是繼歐洲核子研究中心的大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)(LHC)之后第二強(qiáng)大的粒子加速器——布魯克海文國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的相對(duì)論重粒子對(duì)撞機(jī)(RHIC),它能夠?qū)⒘W蛹訜岬?萬(wàn)億度的高溫,并將原子核加速到光速,讓它們相互撞擊從而產(chǎn)生夸克-膠子等離子體——一種宇宙大爆炸后產(chǎn)生的無(wú)比炙熱的物質(zhì)?茖W(xué)家們擔(dān)心,這種夸克物質(zhì)處于特殊的條件,可能會(huì)啟動(dòng)連鎖反應(yīng),將一切事物改變成“奇怪的物質(zhì)”,甚至可能意外摧毀地球——

  人類能夠制造微型黑洞嗎

  近日,美國(guó)天文學(xué)家在即將退役的太空巨眼——哈勃望遠(yuǎn)鏡的幫助下,再次目睹了一個(gè)距離地球60光年類星體的一個(gè)超大質(zhì)量黑洞正以5.4億公里每小時(shí)的速度高速旋轉(zhuǎn)。該星體內(nèi)部存在的超大質(zhì)量黑洞的旋轉(zhuǎn)速率暗示著這個(gè)黑洞吞噬周圍物質(zhì)的質(zhì)量和速度非常穩(wěn)定,很可能是以“切碎”的鄰近星系為食。美國(guó)密西根大學(xué)的天文學(xué)家馬克·雷諾茲計(jì)算后表示,這個(gè)超大質(zhì)量黑洞每年的消耗大約相當(dāng)于3.33萬(wàn)個(gè)地球。

  黑洞的厲害由此可見一斑。

  黑洞是結(jié)構(gòu)極其緊密的天體,質(zhì)量與海王星相同的一個(gè)黑洞直徑還不到2米,而其引力場(chǎng)差不多相當(dāng)于海王星的100億×100億倍,連每秒30萬(wàn)公里的光也不能逃脫它的吸附,更不要說(shuō)其他的物體了。這正是黑洞的神奇可怕之處。主流物理學(xué)界認(rèn)為,自然界的黑洞雖有輻射,但不湮滅,它會(huì)逐漸把周圍的東西都吸引進(jìn)去,變得越來(lái)越大,直至崩塌。那么,人造微型黑洞是否也具有與自然界黑洞一樣的特征呢?

  20世紀(jì)80年代,加拿大科學(xué)家威廉·昂魯最早提出人造黑洞的設(shè)想。他認(rèn)為聲波在流體中的表現(xiàn)與光在黑洞的表現(xiàn)非常相似,如果使流體的速度超過(guò)聲速,那么事實(shí)上就已經(jīng)在該流體中建立了一個(gè)人造黑洞。

  為了能在高能質(zhì)子撞擊中模擬宇宙大爆炸后萬(wàn)億分之一秒內(nèi)的能量和條件,借以探求物質(zhì)本質(zhì)的線索和自然中新的力量和平衡,歐洲核子研究中心歷時(shí)14年,斥資80億美元,在瑞士建成了世界上最大的強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)。它設(shè)計(jì)的用于轟擊質(zhì)子使其在發(fā)生撞擊之前加速到7萬(wàn)億電伏的能量,為人造微型黑洞的誕生創(chuàng)造了條件。

  少數(shù)派:毀滅性的嘗試

  其實(shí),早在核子研究中心的大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)(LHC)投入實(shí)驗(yàn)不久,兩位美國(guó)人就曾以毀滅人類罪一狀將歐洲核子研究中心告上國(guó)際法院。一位是從事物理和宇宙光學(xué)研究的沃爾特·瓦格納,另一位是研究時(shí)間理論的科學(xué)家兼作家名叫劉易斯·?。

  在訴狀中,兩位科學(xué)家堅(jiān)持認(rèn)為,歐洲核子研究中心低估了強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)有可能帶來(lái)的可怕后果,至少是缺乏足夠的重視,一旦出現(xiàn)閃失,悔之晚矣。他們認(rèn)為對(duì)撞機(jī)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樣強(qiáng)悍,像蟒蛇吞吃雞蛋一樣吞掉地球……

  但歐洲核子研究中心的科學(xué)家解釋說(shuō),他們自強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)立項(xiàng)起,便對(duì)環(huán)境安全的影響進(jìn)行了多次評(píng)估論證,從未得出可能造成嚴(yán)重問(wèn)題的結(jié)論。他們認(rèn)為即使真的出現(xiàn)人造微型黑洞,其也不具備吞噬地球的巨大威力。

  好幾年過(guò)去了,目前研究人員還未在大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)實(shí)驗(yàn)中,檢測(cè)到任何黑洞的存在,但科學(xué)家對(duì)這種理論的可能性仍非常感興趣。目前科學(xué)家利用超級(jí)電腦模擬了粒子以接近光速的速度發(fā)生碰撞,結(jié)果顯示形成黑洞所需要的能量遠(yuǎn)比之前預(yù)想的要少得多。

  英國(guó)著名天文學(xué)家馬丁·理斯警告說(shuō),現(xiàn)在有足夠的證據(jù)說(shuō)明,比之前預(yù)想的更少的能量就能夠產(chǎn)生迷你黑洞。隨著這次升級(jí),RHIC將能夠產(chǎn)生強(qiáng)度為建造之前的20倍的碰撞,提高的巨大功率很可能將實(shí)驗(yàn)引向未知的領(lǐng)域。

  馬丁強(qiáng)調(diào)指出,夸克物質(zhì)處于特殊的條件,能夠啟動(dòng)連鎖反應(yīng),將一切事物改變成“奇怪的物質(zhì)”,或可能意外摧毀地球。它理論上能將地球變成“一個(gè)呆滯、寬度只有100米的高密度球體”。

  有少數(shù)科學(xué)家呼吁科學(xué)界重視瓦格納和?茖(duì)人造微型黑洞的質(zhì)疑。他們認(rèn)為物理學(xué)是科學(xué)中最?yuàn)W妙無(wú)窮的學(xué)科,而量子物理學(xué)的特性如同“擲骰子”,很多結(jié)論相反的課題仍在論證探討之中,輕易得出的結(jié)論無(wú)不顯得單薄脆弱。

  多數(shù)派:人造黑洞無(wú)風(fēng)險(xiǎn)

  美國(guó)普林斯頓大學(xué)教授弗朗斯·普理托利格斯是世界頂尖的理論物理學(xué)家,同時(shí)他也是微型黑洞無(wú)害派的核心人物。他認(rèn)為,人們過(guò)于憂慮了,微型黑洞遠(yuǎn)沒有人們想象的那么可怕。

  雖然黑洞聽起來(lái)非?膳拢绻玫厍蛏系牧W蛹铀倨鳟a(chǎn)生人造黑洞,那么這種無(wú)窮小的實(shí)體對(duì)地球幾乎不存在任何威脅。“對(duì)于利用大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)產(chǎn)生微型黑洞存在一個(gè)普遍的誤解,那便是微型黑洞也會(huì)吞噬地球!逼绽锿欣袼拐f(shuō)道!皬目茖W(xué)的角度,我們幾乎可以肯定地說(shuō),這幾乎是不可能的。”

  普理托利格斯表示,關(guān)鍵的問(wèn)題是一些同行過(guò)分高估了歐美建造的強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)所能達(dá)到的威力。我和我的團(tuán)隊(duì)研究認(rèn)為,要形成一個(gè)顯微鏡可見的迷你黑洞所需要的能量大約是大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)能夠提供的能量的若干倍。歐洲核子研究中心的大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)(LHC)的多年運(yùn)作實(shí)踐證明,我們的設(shè)備距離那種超級(jí)能量還相差甚遠(yuǎn)。即使像某些科學(xué)家指出的,建立在存在額外維度基礎(chǔ)上的情景中,產(chǎn)生黑洞所需要的能量可能要少得多。但就是這種并非巨大的能量,也是我們目前的科學(xué)手段所望塵莫及的。

  這種觀點(diǎn)并非空穴來(lái)風(fēng),理論物理學(xué)家史蒂芬·霍金計(jì)算出所有黑洞會(huì)隨著時(shí)間的流逝而丟失質(zhì)量,放射出所謂的霍金輻射。微小黑洞會(huì)通過(guò)這樣的蒸發(fā)過(guò)程而逐漸收縮,且收縮的速度遠(yuǎn)比它們吞噬物質(zhì)成長(zhǎng)的速度要快得多,在大量吞噬物質(zhì)之前它們就已經(jīng)死亡了。

  有人可能反駁說(shuō),霍金的理論尚欠嚴(yán)謹(jǐn)?shù)耐魄,不足為信。就算黑洞本身是非常穩(wěn)定的,那如此微小黑洞還是不會(huì)產(chǎn)生任何危險(xiǎn)的。因?yàn)轱@微鏡下觀測(cè)的微小黑洞是在粒子加速器內(nèi)形成的,它們應(yīng)該具備足夠的速度逃脫地球引力。不僅如此,倘若有任何微小黑洞被圍困,它們因?yàn)槿绱酥∫灾劣谙胍輾У厍蛏?毫克的物質(zhì)也需要花費(fèi)至少一個(gè)世紀(jì)的時(shí)間。

  科學(xué)家們說(shuō):這樣的人造微型黑洞,我們何懼之有呢?

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