使用粒子加速器制造微型的黑洞，沒有人們想象得困難，比人們過去測(cè)算的能量輸入減少了很多，假如物理學(xué)家僅用少量的能量就能在地球上制造出微小的黑洞，那么這似乎可以證明，我們的宇宙可能有額外的空間維度，物理學(xué)的變革將會(huì)發(fā)生在奇異的現(xiàn)象之中，有些物理學(xué)家向人們提出了善意的警示，任何使用粒子加速器制造出的微型黑洞都不會(huì)帶來地球的災(zāi)害。

引力場(chǎng)的強(qiáng)弱決定了黑洞的形成與否，一旦物體周圍引力場(chǎng)的強(qiáng)度達(dá)到了特定的界限，就沒有什么物體能夠擺脫引力的拖動(dòng)作用，甚至連光也無法逃脫引力場(chǎng)的邊界。從大質(zhì)量恒星爆發(fā)的過程中形成了黑洞，大質(zhì)量恒星的劇烈爆炸意味著它們的死亡，恒星爆發(fā)后的遺留物質(zhì)在自身引力的作用下開始不斷地向內(nèi)擠壓，死亡恒星的坍塌最終產(chǎn)生了一個(gè)有超高密度的“質(zhì)點(diǎn)”?！叭嗽旌诙础钡脑聿煌谒劳龊阈堑臄D壓和坍塌，在高能物理實(shí)驗(yàn)室的條件下，科學(xué)家設(shè)法使高速運(yùn)動(dòng)的粒子發(fā)生正面碰撞，微型黑洞在高能粒子的正面碰撞中形成。

弦理論屬于新物理學(xué)的范疇，弦理論家相信，在宇宙中存在額外的空間維度，量子空間有多個(gè)維度，額外的空間維度被折疊或隱藏在人們看不見的微觀世界，每一個(gè)維度的尺寸小到質(zhì)子的大小，大到零點(diǎn)幾毫米，引力作用在額外的空間維度變得十分強(qiáng)烈，遠(yuǎn)超出正常的引力范圍，在粒子加速器的情形中，通過撞擊產(chǎn)生的微觀粒子連續(xù)性地吸收了大量能量，形成了高密度物質(zhì)的微型黑洞。

歐洲大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)是當(dāng)今世界上最強(qiáng)大的粒子加速器，有些科學(xué)家在腦海中浮現(xiàn)了龐然大物的加速器變?yōu)椤昂诙垂S”的末日景象，在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了頻繁的碰撞試驗(yàn)，似乎每一秒都有可能制造出令人生畏的黑洞。歐洲大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)為粒子束賦予了極高的速度，加入對(duì)撞機(jī)的粒子沿著17英里或27公里的圓周管道高度運(yùn)動(dòng)，通過粒子的對(duì)撞和爆炸產(chǎn)生了極高的能量，每一個(gè)對(duì)撞粒子的極大能量相當(dāng)于一輛400噸的火車以大約每小時(shí)120英里或每小時(shí)195公里行駛所擁有的能量。

到目前為止，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)的科學(xué)家在大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)內(nèi)沒有探測(cè)到微小的黑洞，但他們對(duì)理論的預(yù)測(cè)有十足的信心和濃厚的興趣，通過超級(jí)計(jì)算機(jī)模擬了粒子以接近光速運(yùn)動(dòng)時(shí)所發(fā)生的碰撞過程，超級(jí)計(jì)算機(jī)的模擬結(jié)果顯示，產(chǎn)生微型黑洞所需的能量比以往的估算更低。黑洞理論的基礎(chǔ)之一是愛因斯坦的質(zhì)能關(guān)系式，能量相當(dāng)于質(zhì)量與光速平方的乘積，著名的質(zhì)能公式揭示了物質(zhì)和能量的相互關(guān)系，這意味著對(duì)撞機(jī)內(nèi)能量大的粒子是那些速度大的粒子，加速器內(nèi)的粒子質(zhì)量變得很大。

愛因斯坦發(fā)現(xiàn)了物質(zhì)與時(shí)空相互關(guān)系的廣義相對(duì)論，天體的質(zhì)量彎曲了周圍的時(shí)空構(gòu)造物，時(shí)空彎曲效應(yīng)產(chǎn)生了引力現(xiàn)象，同樣，在大型對(duì)撞機(jī)內(nèi)高度運(yùn)動(dòng)的粒子彎曲了周圍的時(shí)空構(gòu)造體，高速運(yùn)動(dòng)粒子的質(zhì)量增大，積聚了更大能量的粒子對(duì)周圍時(shí)空產(chǎn)生了更大的彎曲效應(yīng)，好似球面透鏡在光線集聚中形成了焦點(diǎn)一樣。兩個(gè)加速的粒子相撞時(shí)，每一個(gè)粒子都從對(duì)方的粒子獲得了更多的集聚能量。

經(jīng)典的相對(duì)論排除了額外空間維度的概念，應(yīng)用經(jīng)典的相對(duì)論進(jìn)行模型計(jì)算時(shí)，科學(xué)家會(huì)發(fā)現(xiàn)，形成微型黑洞所需的能量只有以往推算的三分之一。普林斯頓大學(xué)的理論物理學(xué)家弗朗斯·普里托里厄斯解釋說，根據(jù)普通物理學(xué)的計(jì)算，形成一個(gè)微型黑洞所需的能量為一個(gè)天文數(shù)字，1000的5次方、100萬的4次方或1000億，制造一個(gè)微型黑洞所需能量的驚人，大大超出了通過人類科技獲取能量的范圍，即是只有這一能量值的三分之一，人類也提供不了如此巨大的能量。新物理學(xué)展現(xiàn)了完全不同的場(chǎng)景，引入了額外空間維度的新物理學(xué)能夠讓微型黑洞在較低的能量范圍產(chǎn)生，但科學(xué)家目前還不能預(yù)測(cè)微型黑洞產(chǎn)生的具體途徑。

即使是微小的黑洞，聽起來也令人感到恐怖和驚悚，假使從大型粒子加速器制造了體積無限小的黑洞實(shí)體，人們也無需擔(dān)憂給地球帶來的危險(xiǎn)。理論物理學(xué)家普里托里厄斯認(rèn)為人們有一個(gè)錯(cuò)誤的概念， 似乎從大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)內(nèi)產(chǎn)生的小型黑洞有吞滅地球的危險(xiǎn)，小黑洞吞噬大地球的事件在科學(xué)上完全沒有發(fā)生的可能性。理論物理學(xué)家斯蒂芬·霍金曾經(jīng)計(jì)算，所有的宇宙黑洞在時(shí)間的進(jìn)程中將會(huì)逐漸地失去質(zhì)量，黑洞損失質(zhì)量的現(xiàn)象被科學(xué)家稱為“霍金輻射”。

小型黑洞同樣通過蒸發(fā)失去了質(zhì)量，它們的蒸發(fā)速度大于在成長(zhǎng)中捕獲的外界質(zhì)量，當(dāng)敞開胃口的小型黑洞準(zhǔn)備大吃特吃周圍任何數(shù)量的物質(zhì)時(shí)，它們的生命在霍金蒸發(fā)中已經(jīng)結(jié)束。小型黑洞的死亡過程發(fā)生在一瞬間，時(shí)間短到1秒的幾分之一，它們想要吞滅周圍的巨量物質(zhì)，但在時(shí)間上卻來不及吃。即使有科學(xué)家懷疑霍金輻射理論的正確性，能夠證明小型黑洞的穩(wěn)定性，它們不至于在1秒的幾分之一的時(shí)間死亡，人們也不必?fù)?dān)心小型黑洞對(duì)地球產(chǎn)生的潛在危險(xiǎn)。

在粒子加速器內(nèi)產(chǎn)生的微小黑洞獲得了足夠的速度，足以擺脫地球的引力，即使有些微小黑洞不那么幸運(yùn)，沒有逃過地球引力場(chǎng)的吸附，它們也不會(huì)迅速地吞掉整個(gè)地球，微型黑洞十分微小，以至于它們?cè)谕淌傻厍虻?毫克物質(zhì)時(shí)也需要耗費(fèi)幾乎宇宙年齡的時(shí)間。普林斯頓大學(xué)的理論物理學(xué)家普里托里厄斯解釋說，微小黑洞實(shí)在太小，它們實(shí)際上無法吞噬任何顯著數(shù)量的地球物質(zhì)。普里托里厄斯和同事威廉·伊斯特在《物理評(píng)論通訊》雜志發(fā)表了微型黑洞的研究成果。

（編譯：2021-3-13）

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