黑洞的確可以製造,但不會對人類帶來危害。科學家們早就有了這種設想,造一個黑洞來進行科學研究。於是就有了許多傳言,認為如果造出一個黑洞,人類和地球都會被自己造的黑洞吞噬,其實是多慮了。

人造黑洞的起因是弦理論,為了證明弦理論,科學家曾經設想,需要在實驗室裏建立一個宇宙,但這是不可能的。進而就設想,如果在距我們一毫米的地方有一個平行宇宙,可能大型強子對撞機有可能可以做到,我們可以利用大型強子對撞機造一個「微型黑洞」。

後來科學家們又有了理論支持,愛因斯坦在1935年首次提出,黑洞可能會以亞原子粒子的形態出現。「微型黑洞」後來又被霍金再次提出,他證明黑洞會蒸發,並發出微弱能量。在億萬年間黑洞不斷散發能量,以至於逐漸縮小,最終變得像亞原子粒那麼大。

有了這兩個理論的基礎,科學家們的膽子就大了,科學家們設想,如果有了大型強子對撞機,就有可能製造出一個微型黑洞,物理學家們對此興奮不已。

科學家們早就知道,黑洞是在大量物質被壓縮到史瓦西半徑時形成的,因此黑洞也可以通過壓縮能量來製造。大型強子對撞機是否可以在14萬億電子伏特的能量下,將兩個質子對撞從由此產生的碎塊中製造出微型黑洞,人們非常期待。科學家指出,這些黑洞非常小,可能只有一個電子質量的1000倍那麼重,而且只能維持10﹣23秒。但是所創造出來的亞原子粒子軌跡可以清晰可辮,我們就可以對黑洞的特性進行直觀的研究。

實際人類已經製造出了人工黑洞。2005年3月18日,美國布朗大學物理教授霍拉蒂·納斯塔西在實驗室製造出了第一個人造黑洞。2009年,中國東南大學也造出了人工黑洞。它們都在瞬間就蒸發了。

由此可見,人造黑洞是有可能的,它絕對不會對人類帶來任何危險。


先告訴你結論,不會。這下可以放心睡大覺了吧?

其實人類已經製造出不少黑洞了,絲毫沒有對地球甚至周邊環境產生任何威脅。

人造黑洞的設想最早由加拿大不列顛哥倫比亞大學的威廉·昂魯教授提出,他於上世紀八十年代採用流體方法製造黑洞,加速流體超過音速時,會在中心生成一個黑洞,這種黑洞沒有足夠的引力,只能吞下聲音,對周圍所有東西毫無作用力,但演示了黑洞的某些性質。

2005年3月18日,美國布朗大學物理教授霍拉蒂·納斯塔西製造了一個更接近真實的黑洞,他在重子對撞機中讓兩個接近光速的大原子核(如金原子核)相撞,產生了3億倍太陽表面的溫度,實際上就是一個很小很小熾熱的火球。這個火球看起來並不像黑洞,但具備了黑洞的某些性質,可以把周圍10倍於自身質量的粒子吸收。

這是一個重大突破,說明黑洞是可以認為製造出來的。

中國南京東南大學的崔鐵軍團隊也做了一個黑洞,這個黑洞是電磁黑洞,通過電磁波的傳播軌跡類比引力場下彎曲空間中的運動軌跡,揭示了真實黑洞的部分性質。

以上這些人造黑洞的實踐都一定程度的對黑洞的性質進行了探索,但並非與真正現實中存在黑洞完全一樣。現在一些人比較擔心的是世界上最大的一套強子對撞機,這臺對撞機的超高能量有可能會製造出真正的黑洞,由此引起一些人的恐慌。

這套大型強子對撞機坐落在歐洲瑞士日內瓦近郊,全稱Large Hadron Collider,簡稱LHC,地下的環形隧道長27.36公里,可以將粒子加速到光速的99.99%,粒子碰撞點溫度可以達到太陽中心溫度的10萬倍,而粒子運行加速腔的工作溫度則可以低到1.9K(-271.3攝氏度),腔內氣壓可低達10^-13地球海平面氣壓,也就是比月球極度真空還低10倍。

在這人造極端環境下,可以製造出宇宙大爆炸剛開始那一瞬間的狀態,當然也可以製造出一個人造黑洞。

事實上,這臺強制對撞擊自從2008年9月10日正式運行以來,已經創造了許多世界頂級成果,或許也已經製造過許多的人造黑洞了。

但這種環境和狀態都是極其微觀的,粒子級的,這種粒子級的黑洞是很難捕捉到的,因為它們即便穿透相當地月距離厚度的鋼板,也可能不碰到一個原子,而且瞬間就會蒸發掉,對周邊環境沒有任何損害性影響。

專家經過深入的研究後得出結論,利用粒子碰撞產生的黑洞所釋放出的射線,遠遠大於其吸收的物質,因此這種黑洞在吸收物質之前就蒸發殆盡了。

事實上,我們宇宙就是一個超大型的碰撞機加速器,每時每刻都有無數地高能粒子撞擊地球大氣表層,這些撞擊可能產生了無數個微型黑洞,但地球安然無恙,我們毫無察覺。

在大型加速器裏,這些可能形成的微型黑洞幾乎不可能維持吸收物質的存在,即使一年產生1000萬個這種黑洞,也可能只有10個被捕捉觀察到。

事實上真是這樣,雖然科學家們在這臺大型強子對撞機裏製造了很多奇蹟,觀察到了宇宙大爆炸瞬間的極端狀態,但沒有捕捉到一個真正的黑洞。

可以肯定的是,在這些極端狀態下,黑洞時出現過的,這種粒子級的微型黑洞稍縱即逝,像鬼魅般的存在。

科學家們認為,這種黑洞即便要吞噬一個質子,也需要100個小時,因此其吞噬1毫克物質,要花比宇宙壽命還要長的時間。與之相對應的是,由於輻射對質量的丟失,在它還沒有吞噬掉一個質子時,這個黑洞早就被蒸發掉了。

人類目前還沒有能力製造更大一點的微型黑洞,因此所謂人造黑洞會終結人類的擔憂,至少在可預見的未來還是多餘的。

就是這樣,歡迎討論。

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雖然宇宙中的黑洞都是大質量恆星死後坍縮而來的,但任何物體在被壓縮到史瓦西半徑時也會變成一個黑洞,只不過這種黑洞的產生難度要遠遠大於恆星坍縮罷了。

廣義相對論的引力場方程讓史瓦西算出了黑洞的存在,並且還知道了史瓦西半徑這個概念,通俗來說史瓦西半徑就是物體成為黑洞之後與「可視區域」的分界線,因此只要把物體壓縮到史瓦西半徑那麼它就能變成黑洞,太陽的史瓦西半徑是3千米,地球是9毫米。

理論上來說只要壓縮力度足夠大,任何物質都能變成黑洞,而粒子對撞機可以將兩個微觀粒子加速到光速然後撞擊在一起,瞬間產生能量是有可能生成微型黑洞的,因此歐洲大型強子對撞機在剛開始運行的時候還被人抗議過。

然而物理學家指出目前的對撞機功率根本不足以產生黑洞,並且按照霍金輻射理論來看,產生的微型黑洞還來不及吞噬周圍物質就會被蒸發掉,因此擔心人造黑洞吞噬地球純屬杞人憂天。

人類在發展科學技術的同時也在警惕著科學技術可能帶來的風險和危害,人造黑洞也罷人工智慧也罷,關於它們的爭議本質上就是對科技雙刃劍的爭議。


「人造黑洞會成為人類和地球的終結者嗎?」,雖然人造黑洞有其理論基礎,但是科學家認為以現在的科技水平,即使可以製造出黑洞也不會對地球產生威脅的。

人造黑洞危機

黑洞是宇宙中一種非常特殊的天體,通常認為黑洞的中心是一種密度無限大的奇點,奇點產生的引力場強度足以使經過它附近的光被俘獲,從而形成包裹奇點的事件視界。人造黑洞的理論基礎其實就在於如何產生密度無限大的奇點,隨著高能粒子加速器的發展,人造黑洞理論引發了人們的恐慌情緒,在高能粒子加速器中,兩束粒子以接近光速的速度進行對撞,構成粒子的物質由於碰撞效果會持續向碰撞中心塌縮,從而使製造密度無限大的奇點稱為可能。

在歐洲大型強子對撞機建造時,由於「人造黑洞」理論被眾多媒體廣泛傳播,一時引發了全球性的恐慌,許多人擔心大型強子對撞機的運行會產生黑洞從而吞噬地球。而實際情況是,歐洲大型強子對撞機自北京時間2008年9月10日下午15:30正式開始運作以來,進行過無數次的碰撞試驗,但人造黑洞卻從未被檢測到。

為什麼檢測不到人造黑洞

在大型強子對撞機中,質子束會被加速到光速的99.9999991%,然後迎頭相撞,從而產生上億度的高溫,但是如此高的能量為什麼依然檢測不到人造黑洞的存在?目前來看主要原因有一下幾點:

1、人造黑洞太小

我們知道黑洞奇點處於密度極高的狀態,如果用質量非常小的質子去「堆砌」奇點,那麼奇點產生的事件視界就非常小了。目前測的質子的質量約為1.6726231 × 10^-27 kg,已知史瓦西半徑公式為Rs=2GM/Vc^2,其中Rs為事件視界半徑,G為引力常量,M為質子質量,Vc為光速,我們假設在對撞機中有一萬個質子實現了完全的碰撞,從而產生出一個迷你黑洞,經過計算可知,這個黑洞的史瓦西半徑大約為2.5× 10^-50米,這是一個極小的長度,比普朗克尺度(1.6x10^-35米)還要小十多個數量級,也就是說即使大型強子對撞機能夠產生人造黑洞,我們也是無法檢測到它的,因為它太小了,在這個尺寸下經典的引力與時空開始失效,甚至有學者認為,如果存在這麼小的黑洞,即使它穿過整個地球,也不會與任何物質發生碰撞或者其他作用。

2、大型強子對撞機能量太小

在大型強子對撞機中,粒子束的能量可以被提升到70000億電子伏特,對於我們來說這確實是非常驚人的能量,但是在宇宙中由於各種天體事件產生的高能射線可以達到10^20eV,這些高能射線和粒子猛烈的轟擊著地球的高層大氣,但是依然沒有創造出黑洞。由此可見,大型強子對撞機中粒子束的能量肯定是無法製造出黑洞的,而且在實際的碰撞試驗中,對撞機主要是來「撞碎」粒子,從而分析粒子的微觀結構與物質組成。

3、霍金輻射

量子理論告訴我們,看似空無一物的真空其實在不停的誕生著虛粒子對,這些虛粒子一起誕生又瞬間互相湮滅,這就產生了一種可能,如果這些虛粒子對產生在黑洞附近,那麼誕生的虛粒子對中,可能就有一個虛粒子會被吸進黑洞,而另一個虛粒子會轉化為實粒子逃離黑洞,從而使黑洞損失質量,這個過程就是「霍金輻射」猜想。霍金輻射表明黑洞自身並非「只喫不吐」,隨著時間的流逝黑洞也在不斷的蒸發自身,已知霍金輻射表達式為T=(hc^3)/(8πkGM),式中T為黑洞溫度,M為黑洞質量,二者為反比關係,也就是說黑洞質量越小則黑洞溫度越高,而溫度越高又會加劇質量的損失,這種「惡性循環」會導致非常微小的「粒子黑洞」在誕生的瞬間就被蒸發殆盡。

結語

雖然高能粒子對撞機有可能製造出黑洞,但是對於目前的技術水平來說,即使能製造出黑洞,這種黑洞也是非常微小的,由於「霍金輻射」效應,這些迷你黑洞在誕生的瞬間可能就蒸發爆炸了,並不會對地球產生威脅。

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黑洞,嚴格意義上來說是廣義相對論中預言的,存在於宇宙空間中的一種奇異天體,它的引力極大,是由巨大的恆星坍縮而成,當它形成了黑洞之後,就連從它表面發射出去的光都無法逃離本體,這樣的話,它就好像從宇宙中消失了一般,無法通過直接觀測知曉它的存在,所以,才稱其為黑洞。

人類在實驗室中製造的黑洞,並不是廣義相對論中的預言的引力黑洞,2005年3月,美國的布朗大學的教授霍拉蒂·納斯塔西在實驗室中製造出了由原子核以接近光速撞擊形成的黑洞,這種黑洞並不黑,反而異常的明亮,可以吸收周圍的物質粒子,這個實驗驗證了人造的黑洞可以吸收物質。

2009年,我國的東南大學程強與崔鐵軍兩位教授製造了人類第一個「光學黑洞」,這個黑洞也不是嚴格意義上的引力黑洞,它只可以吸收特定波段的電磁波,除此之外,這個光學黑洞不會吸收其它任何實質性的物質。

第一張黑洞照片

黑洞是宇宙中最為可怕的天體,任何物質在被黑洞吸收進去之後都將面目全非,黑洞是現今宇宙學的研究熱點,它的身上有很多的未知,2019年4月,第一張黑洞的「呆萌照」問世,再一次驗證了廣義相對論。在宇宙中,即便是一顆恆星,在踏入黑洞的強引力邊界之時,這顆恆星會迅速的土崩瓦解,被黑洞吞入腹中,對於黑洞來說,它來者不拒。

於是,有些人擔心,如果人類在對撞機中製造出來了黑洞,地球會不會面臨災難?

這個問題,科學家已經做出了回答,完全不用擔心,人造黑洞不會給地球與人類帶來任何的威脅,人類製造的微型黑洞吸收的物質遠遠小於其本身釋放的物質,這種黑洞會在人類還來不及捕捉到它的身影就已經蒸發乾凈了,假使這種微型黑洞不會蒸發,讓它吞噬一個質子,就需要4天的時間,如果讓它吞噬1mg的物質,恐怕需要比當今宇宙的歷史還要漫長的時間。

大型強子對撞機

所以完全不用擔心人類製造的黑洞會有多麼大的威力,它並不是宇宙中的那些「吞噬巨怪」,微型黑洞會在有限的時間內消失掉,匆匆的來,匆匆的走,不會帶來任何危害,畢竟科學家不會拿整個地球的安危來做賭注。

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利用人造黑洞的巨大吸力,製造以交變黑洞(類似於交變磁場,即激蕩黑洞產生和消滅兩產生交變磁場,再由磁場變電場)為動力的發動機將是人類能源獲得的大方向,準備培養後人研究此領域。

按現今的理論,當物質以接近光速時質量將趨於無窮大,讓微型黑洞吸入這個質量接近無窮大的物質,很明顯,這個微型的黑洞將發生巨大變化,為保證實驗安全性,可以逐步加速,雙向調節,多次調試。

中國不建強大的加速器必自絕於未來。


黑洞是宇宙中存在的一種神祕天體,無法用肉眼觀察,是一個體積無限小密度無限大的奇點,並且周圍存在著巨大的引力。

在日常生活中我們也常用「黑洞」來形容事物的深不見底,那是因為我們對黑洞的認識就是引力無限大的一個神祕天體,黑洞可以將任何出現在它視界的物質都「吞噬」掉,包括光,正是因為黑洞沒有反射光線出來。所以我們也看不到黑洞的真實面目。

在嚴格意義上,黑洞是一種奇異的天體,我們是無法直接觀測到它的存在,所以才被稱為「黑洞」。黑洞被稱為宇宙中最可怕的天體,可以吞噬任何物質,於是黑洞是目前宇宙學中研究的一個熱點。

曾經在20世紀80年代,加拿大哥倫比亞大學的威廉-昂魯教授首次提出了「人造黑洞」的設想,他認為聲波在流體中的表現和光在黑洞中的極其類似,於是他就想出瞭如果使流體的速度超過音速,那麼就能在流體中建立一個人造黑洞的現象。

在2016年的《科學》雜誌宣佈,世界上第一個「人造黑洞」在中國東南大學實驗室裏誕生了,但是關於「人造黑洞」帶來的恐慌也沒有停止過……

事實上我們是完全不用擔心人造黑洞不會給地球和人類帶來任何威脅,這是由於人類製造出的微型黑洞可以吸收的物質遠遠小於其本身所釋放的物質,於是人造黑洞會在人類還沒反應過來就已經蒸發完了。

退一萬步來講,如果這種微型黑洞不會蒸發,那麼讓這種黑洞吞噬一個質子也要需要4天的時間,如果吞噬1mg的物質,那恐怕我們人類根本都等不到那天。

而且美國物理學家還出來闢謠說:人造黑洞可以毀滅地球的理論只會出現在小說和電影裏,真正的粒子碰撞所製造出來的人造黑洞是不具有毀滅地球的力量的。


自然界的黑洞都是來源於大質量的天體發生重力坍縮。在大質量恆星演化到生命末期時,由於其內部的元素都聚變成了鐵,鐵的核聚變反應吸收的能量大於釋放出來的,這使得恆星內核冷卻。沒有了輻射壓支撐起恆星質量帶來的巨大重力,恆星就會發生極速的收縮。大量的恆星物質會撞擊在內核上,引起超新星爆發。

圖:超新星爆發

超新星爆發會形成鐵以後的元素,並向太空中拋灑出大量的物質。如果剩下的內核質量大於3.2倍太陽質量(奧本海默極限),就沒有什麼力量可以阻擋其坍縮了。它會坍縮成為一個奇點。奇點巨大的密度會扭曲周圍的時空,使得在一定範圍內光都無法逃脫它的引力,這個範圍被稱為黑洞「視界」。

圖:黑洞

這個視界範圍是可以通過計算得到的。在1915年愛因斯坦發表廣義相對論後,物理學家史瓦西就通過廣義相對論得到一個特殊的解,這個解就是著名的史瓦西半徑:

由於G(萬有引力常數)、c(光速)都是常數,這個式子可以寫成這樣:

從上式可以看出,任何有質量的物體都有「視界」,也就是說,它們都能夠成為黑洞。或者說,只要將一定質量的物質壓縮到它的史瓦西半徑以內就能夠成為黑洞。

人類文明還達不到收集3.2個太陽質量的能力。實際上整個太陽系的質量只有1.0014個太陽質量,太陽的質量就佔了整個太陽系的99.86%。

但史瓦西半徑公式提示我們,只要有質量就可以形成黑洞。這樣,我們就可以採用其他辦法來製造黑洞,例如用粒子對撞機撞出來。

在歐洲的強子對撞機剛投入運行時,就有人擔心會撞出一個黑洞來毀滅地球。實際上,雖然大型強子對撞機是目前最強大的對撞機,但它還遠遠達不到撞出黑洞需要的能量。但相信量子黑洞是人類可以製造出來的。

圖:大型強子對撞機

量子黑洞撞出來了會毀滅地球嗎?不用擔心,因為有霍金輻射存在。霍金預言了黑洞的質量越大,其蒸發速度越慢,越小蒸發速度越快。量子黑洞表面溫度會高達幾百萬到上千萬度,幾乎在量子黑洞誕生的一瞬間就會被霍金輻射所蒸發。


不會…那玩意要能量太大,弄不出來


永遠不存在人造黑洞


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