重現「宇宙大爆炸」 製造迷你黑洞暫時沒戲(圖)

  科學家擔心歐洲強子對撞機可能製造出迷你黑洞,對人類產生威脅。

  吞噬萬物,連光都無法逃逸,"性情怪異"的黑洞總是讓人側目,沒有什麼能直觀地接觸它,靠近它的物質,都會被拽進它的世界。有學者認為,歐洲大型強子對撞機能製造出迷你尺寸的黑洞,但顯然,事實並未因此而發生。

  ■記者 童岱

  利用粒子加速器創造微小的黑洞,所需要的能量遠比之前預想的要少得多。美國普林斯頓大學的理論物理學家弗朗斯?普裡托裡厄斯和同事威廉?伊斯特的這項研究發現,發表在近日的期刊《物理評論快報》上。

  需要注意的是,科研人員並非真的製造出了黑洞,而是利用超級電腦模擬了粒子以接近光速的速度發生碰撞,結果顯示會形成微小的黑洞。無疑這是針對歐洲大型強子對撞機(LHC)所做的模擬試驗,問題是,以現在的科技水平和設備,人類真的能製造黑洞嗎?

  被大大高估的黑洞製造能力

  歐洲大型強子對撞機由歐洲粒子物理研究中心(CERN)主持建造,是一個國際合作的計劃,被稱為世界規模最龐大的科學工程,它利用高速粒子束相撞產生的巨大能量,能夠重現微觀層面的"大爆炸"發生後的宇宙形態。但學者們對於這個大傢伙並不友善,在建設初期,歐洲和美國的反對人士分別向當地法院提出起訴,要求叫停或推遲這個項目,他們的理由是,LHC能產生危險的粒子或者微型黑洞,從而毀滅整個地球。

  另一種觀點認為,如果物理學家在地球上利用有限的能量成功地創造了這些黑洞,這將證明宇宙中額外維度的存在。

  "關於歐洲大型強子對撞機的炒作就一直不斷,但以其目前的能力來看,並不足以製造出黑洞,無論大小。"北京師範大學天文系教授何香濤在接受《中國科學報》記者採訪時表示,人類對黑洞的認知還處於理論層面,儘管從觀測結果和理論分析來看,宇宙中應該是有黑洞存在的,但目前還有部分學者對此持不肯定的態度。

  中科院紫金山天文台研究員王思潮也認為,僅就製造黑洞這一點而言,歐洲大型強子對撞機的能力被大大地高估了。

  此前學者們的擔心,多是在歐洲大型強子對撞機問世前,甚至有觀點認為它是否會成為"黑洞工廠".原因在於,粒子以高速環繞27千米寬的圓形原子對撞機運行,一直到與另一個粒子發生撞擊產生爆炸性的能量。有數據顯示,每個粒子束撞擊產生的能量,最高時相當於400噸重的火車以195千米/小時撞擊時產生的能量。

  產生黑洞的能量遠遠不夠

  普裡托裡厄斯所做的電腦模擬依據的理論依附於愛因斯坦的相對論。愛因斯坦認為質量與能量是相關的,這表明粒子在對撞機裡加速越快,其質量會隨之變大。普裡托裡厄斯認為黑洞的形成,所需要的能量只有預計的三分之一。

  然而,傳統的物理學認為形成一個迷你黑洞所需要的能量,大約是歐洲大型強子對撞機能提供的能量的千萬億倍。即使實際能量只有預計的三分之一,以目前的設備而言仍然無法達到。北京大學物理學院教授馬伯強也曾對媒體表示,人類製造的粒子加速器的能量還很低。即便是製造出迷你黑洞,也會因量子效應而使存在時間非常短,據說只能閃爍十億分之一秒,它在瞬間就蒸發掉了,根本吞噬不了任何物質。

  浙江工業大學物理系教授吳忠超曾撰文提到,從膜宇宙學的角度看,在膜世界場景中,最小的黑洞質量數量級為1012電子伏,而歐洲大型強子對撞機可使一對粒子能量達到14×1012電子伏。其實宇宙線打到外大氣層時碰撞的質心能量可達到4×1014電子伏。粗略估計,整個地球表面上每天大量產生這樣的黑洞,這雖然觀察不到,但也未危及我們的安全。因為這些黑洞很快就被蒸發光了。

  換個角度利用"黑洞"

  黑洞通常是由龐大的恆星在生命結束之後自我坍縮形成的,是一種體積極小、質量極大的天體,在它周圍的一個區域裡,連光也無法逃逸出去。

  黑洞聽起來很可怕的樣子,但普裡托裡厄斯自己也談到,利用大型強子對撞機製造迷你黑洞存在一個誤解,就是微型黑洞也會吞噬地球,這幾乎是不可能的。

  理論物理學家史蒂芬?霍金此前就計算出所有黑洞會隨著時間的流逝而丟失質量,放射霍金輻射。迷你黑洞會通過這種蒸發過程而逐漸收縮,這種速度遠比其吞噬物質成長的速度快得多,通常在大量吞噬物質之前就已經消亡。

  黑洞的特性也一直受到國內學者的關注。在2010年10月,《科學》雜誌還刊發了中國東南大學崔鐵軍教授和程強教授製造出"人造黑洞"的研究成果。

  但這不是嚴格意義上的黑洞,實驗室裡的"人造黑洞"實際上是一個模擬裝置,只吸收電磁波,不吸收能量,將來還能吸引光源,不具有危險性。但這種研究方向也為綠色能源開闢了一條新道路,只要"人造黑洞"所在的地方有電磁存在,那些電磁波或光波就會源源不斷地被它收入囊中,不受任何其他外界條件的限制。"人造黑洞"在未來可以用來收集太陽能,這或許會比太陽能電池板更高效




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