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如果我们造出一个人造黑洞,那会如何?

物理学家对此解释:以任何现有的或者远程技术是做不到的。宇宙用的方法是将大太阳几倍的质量堆积在一起,然后等待,这是创造黑洞的一种很有效的方法。

理论上讲,人造黑洞只需要把大量的能量和物质的体积压缩到很小。最简单的方式可能就是用一种巨型的超级加速器。但问题在于黑洞密度大,当它们体积和质量越小时,它们需要的密度就越大。

一个和地球质量相当的黑洞会非常小,很容易就会失去它。除了重力。

但物质自身能达到的密度是有限的。一个原子的所有物质都集中在原子核,它可达到的最高密度大约是1018 kg/m3 ,是水的一千万亿倍,同时也约等于中子星(相当于巨大的原子核)的密度。当一颗恒星耗尽燃料并坍缩时,它的密度达到最大。如果一颗恒星的质量不及太阳的三倍大,那么当它达到最大密度时就会停止,然后永远这样持续下去。如果它的质量超过太阳的三倍,那么当它坍缩时,在它向中子星密度发展的过程中,它就变成了一个黑洞(一个质量更大但所需密度更小的黑洞)。

长篇大论的观点是:要想创造一个比太阳小三倍的黑洞(也就是你想要的那样,把它保持在附近),这不是碾碎什么东西的问题。相反,你需要消耗能量,而把能量集中到一个地方的最简单的方式就是利用动能。

对于黑洞能达到的最小尺寸存在着一些争论。不借助特别奇特的“多维空间”物理学,最小的质量大约应该在

克左右。这看起来很小,但其实很难(或许不可能)将那么多的质量或能量放在一个足够小的区域里。这样小质量的黑洞直径大约10-47米,比一个单电子(大约10-15 米)要小太多了。但一个粒子没有能力将能量集中在一个比它本身更小的区域。所以不管使用任何能进入粒子加速器“弹药”,你会发现它对能量的需求都是更大的。

仅仅将粒子加速到接近光速并不能达到撞击出黑洞所需能量的惊人量级。要想用一对粒子撞击出黑洞,我们需要“γ”速度(一种谈论快得离谱的速度的好方式),一对质子需要约为1040 的“γ”速度,一对铅核则需要约为1037 的“γ”速度。这相当于把所有质量的总能量放在一个小山脉里。做个比较,一个核武器只释放几克物质的能量。

欧洲核子研究中心(CERN),或其他任何要被创造出来的加速器,在某种意义上都达不到预期效果,就像钢铁侠身上的鼻涕虫一样。

宇宙中没有任何东西向黑洞一样运转。它们在很多方面都非常的不可思议。但一些通常仅限于黑洞的性质是可以用其他东西来模拟的。在实验室里有“人造黑洞”用来研究霍金辐射,但你永远也认不出来。实验装置包括水管、激光束和大量的计算机。没有重力,没有奇怪的时空,什么都没有。如果你在实验室里,你永远不会知道有人在研究黑洞。

相关知识

黑洞是时空展现出引力的加速度极端强大,以至于没有粒子,甚至电磁辐射,像是光都无法逃逸的区域。广义相对论预测,足够紧密的质量可以扭曲时空,形成黑洞;不可能从该区域逃离的边界称为事件视界 。虽然,事件视界对穿越它的物体的命运和情况有巨大影响,但对该地区的观测似乎未能探测到任何特征。

作者: The Physicist

FY:李海琪

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