人造黑洞会成为人类和地球的终结者吗?

不谈恋爱好多年


先告诉你结论,不会。这下可以放心睡大觉了吧?

其实人类已经制造出不少黑洞了,丝毫没有对地球甚至周边环境产生任何威胁。

人造黑洞的设想最早由加拿大不列颠哥伦比亚大学的威廉·昂鲁教授提出,他于上世纪八十年代采用流体方法制造黑洞,加速流体超过音速时,会在中心生成一个黑洞,这种黑洞没有足够的引力,只能吞下声音,对周围所有东西毫无作用力,但演示了黑洞的某些性质。

2005年3月18日,美国布朗大学物理教授霍拉蒂·纳斯塔西制造了一个更接近真实的黑洞,他在重子对撞机中让两个接近光速的大原子核(如金原子核)相撞,产生了3亿倍太阳表面的温度,实际上就是一个很小很小炽热的火球。这个火球看起来并不像黑洞,但具备了黑洞的某些性质,可以把周围10倍于自身质量的粒子吸收。

这是一个重大突破,说明黑洞是可以认为制造出来的。

中国南京东南大学的崔铁军团队也做了一个黑洞,这个黑洞是电磁黑洞,通过电磁波的传播轨迹类比引力场下弯曲空间中的运动轨迹,揭示了真实黑洞的部分性质。


以上这些人造黑洞的实践都一定程度的对黑洞的性质进行了探索,但并非与真正现实中存在黑洞完全一样。

现在一些人比较担心的是世界上最大的一套强子对撞机,这台对撞机的超高能量有可能会制造出真正的黑洞,由此引起一些人的恐慌。

这套大型强子对撞机坐落在欧洲瑞士日内瓦近郊,全称Large Hadron Collider,简称LHC,地下的环形隧道长27.36公里,可以将粒子加速到光速的99.99%,粒子碰撞点温度可以达到太阳中心温度的10万倍,而粒子运行加速腔的工作温度则可以低到1.9K(-271.3摄氏度),腔内气压可低达10^-13地球海平面气压,也就是比月球极度真空还低10倍。

在这人造极端环境下,可以制造出宇宙大爆炸刚开始那一瞬间的状态,当然也可以制造出一个人造黑洞。

事实上,这台强制对撞击自从2008年9月10日正式运行以来,已经创造了许多世界顶级成果,或许也已经制造过许多的人造黑洞了。

但这种环境和状态都是极其微观的,粒子级的,这种粒子级的黑洞是很难捕捉到的,因为它们即便穿透相当地月距离厚度的钢板,也可能不碰到一个原子,而且瞬间就会蒸发掉,对周边环境没有任何损害性影响。

专家经过深入的研究后得出结论,利用粒子碰撞产生的黑洞所释放出的射线,远远大于其吸收的物质,因此这种黑洞在吸收物质之前就蒸发殆尽了。

事实上,我们宇宙就是一个超大型的碰撞机加速器,每时每刻都有无数地高能粒子撞击地球大气表层,这些撞击可能产生了无数个微型黑洞,但地球安然无恙,我们毫无察觉。

在大型加速器里,这些可能形成的微型黑洞几乎不可能维持吸收物质的存在,即使一年产生1000万个这种黑洞,也可能只有10个被捕捉观察到。

事实上真是这样,虽然科学家们在这台大型强子对撞机里制造了很多奇迹,观察到了宇宙大爆炸瞬间的极端状态,但没有捕捉到一个真正的黑洞。

可以肯定的是,在这些极端状态下,黑洞时出现过的,这种粒子级的微型黑洞稍纵即逝,像鬼魅般的存在。

科学家们认为,这种黑洞即便要吞噬一个质子,也需要100个小时,因此其吞噬1毫克物质,要花比宇宙寿命还要长的时间。与之相对应的是,由于辐射对质量的丢失,在它还没有吞噬掉一个质子时,这个黑洞早就被蒸发掉了。

人类目前还没有能力制造更大一点的微型黑洞,因此所谓人造黑洞会终结人类的担忧,至少在可预见的未来还是多余的。

就是这样,欢迎讨论。


时空通讯


首先我们要了解什么是人造黑洞。

人造黑洞是什么?

黑洞是根据理论和观察推测的一种密度巨大的天体,通常存在于宇宙各星系中。

20世纪80年代,加拿大的威廉·昂鲁教授提出:如果使流体的速度超过声速,那么就可以在该流体中建立一个人造黑洞。但这种人造黑洞由于缺乏足够的引力,除了声音外,无法像真正的黑洞那样“吞下周围的所有东西”,即只对声现象表现出黑洞的性质。从此“人造黑洞”一次就开始在科学界出现。

后来随着大型强子对撞机的发明,物理学家认为这些加速器很可能产生类似黑洞的高密度物质,“人造黑洞”甚至可能威胁地球安全。

有很多科学家担心这种人造黑洞的技术被恐怖分子利用,成为继原子弹和氢弹之后人类最具有毁灭性的武器。

但是美国加州大学物理学教授史蒂夫·吉汀斯在进行深入研究后得出结论:利用粒子碰撞产生的黑洞是无害的。因为,所有的黑洞都要释放出宇宙射线,小的黑洞所释放的物质要远远多于其吸收的物质,因此,在它们吸收物质之前自己就早已瞬间蒸发了。

事实上整个宇宙原本就是一个类似的粒子对撞机器,具有高能量的宇宙射线和粒子会经常碰撞在地球的大气表层、太阳或者是其它的白矮星和中子星的表面,每时每刻都在发生着这样的粒子碰撞。如果这些粒子碰撞会产生危险的话,天文学家很早就会发现这一现象并对其展开研究。

就像2009年的时候中国南京市东南大学的科学家崔铁军和程强将纳瑞马诺维和基尔迪谢维的理论应用为实践,建造了一个微波频率的“人造黑洞”,每个同轴环是以不同结构的电路板形式形成,同轴环之间彼此相连接,因此其介电常数非常平滑。外部的40个同轴环构成外壳,内部的20个同轴环构成吸收体。当入射的电磁波打击该设备时,电磁波将被诱导进入内部的同轴环,然后被吸收。在同轴环将把吸收的光线转变成为热量。”

实验室里的“人工黑洞”,目的当然不是为了将一个吞噬一切的“恶魔”装进口袋。实际上是一个模拟装置,这种模拟装置可以吸收微波频段的电磁波,在未来,它还可以吸收光。但是除此之外,它并不能吸收任何实质的东西。“它只吸收电磁波,不吸收(实体)物质。”

所以不需要担心人造黑洞会成为人类和地球的终结者。甚至还能对我们的生活产生积极的影响,比如还能在未来用于收集太阳能。

在这方面,“人造黑洞”将比世界上任何一种太阳能电池板都更高效。一些物理爱好者甚至为这种全新的装置设计了一些新功能,比如将它装置在航天器中的太阳帆上,或者用来吸收空气中游散的电磁波——因为手机和无线网络的普及,这种看不见的电磁波据说侵害了我们的健康,成为一种新的污染。


胖福的小木屋


“人造黑洞会成为人类和地球的终结者吗?”,虽然人造黑洞有其理论基础,但是科学家认为以现在的科技水平,即使可以制造出黑洞也不会对地球产生威胁的。

人造黑洞危机

黑洞是宇宙中一种非常特殊的天体,通常认为黑洞的中心是一种密度无限大的奇点,奇点产生的引力场强度足以使经过它附近的光被俘获,从而形成包裹奇点的事件视界。人造黑洞的理论基础其实就在于如何产生密度无限大的奇点,随着高能粒子加速器的发展,人造黑洞理论引发了人们的恐慌情绪,在高能粒子加速器中,两束粒子以接近光速的速度进行对撞,构成粒子的物质由于碰撞效果会持续向碰撞中心塌缩,从而使制造密度无限大的奇点称为可能。

在欧洲大型强子对撞机建造时,由于“人造黑洞”理论被众多媒体广泛传播,一时引发了全球性的恐慌,许多人担心大型强子对撞机的运行会产生黑洞从而吞噬地球。而实际情况是,欧洲大型强子对撞机自北京时间2008年9月10日下午15:30正式开始运作以来,进行过无数次的碰撞试验,但人造黑洞却从未被检测到。

为什么检测不到人造黑洞

在大型强子对撞机中,质子束会被加速到光速的99.9999991%,然后迎头相撞,从而产生上亿度的高温,但是如此高的能量为什么依然检测不到人造黑洞的存在?目前来看主要原因有一下几点:

1、人造黑洞太小

我们知道黑洞奇点处于密度极高的状态,如果用质量非常小的质子去“堆砌”奇点,那么奇点产生的事件视界就非常小了。目前测的质子的质量约为1.6726231 × 10^-27 kg,已知史瓦西半径公式为Rs=2GM/Vc^2,其中Rs为事件视界半径,G为引力常量,M为质子质量,Vc为光速,我们假设在对撞机中有一万个质子实现了完全的碰撞,从而产生出一个迷你黑洞,经过计算可知,这个黑洞的史瓦西半径大约为2.5× 10^-50米,这是一个极小的长度,比普朗克尺度(1.6x10^-35米)还要小十多个数量级,也就是说即使大型强子对撞机能够产生人造黑洞,我们也是无法检测到它的,因为它太小了,在这个尺寸下经典的引力与时空开始失效,甚至有学者认为,如果存在这么小的黑洞,即使它穿过整个地球,也不会与任何物质发生碰撞或者其他作用。

2、大型强子对撞机能量太小

在大型强子对撞机中,粒子束的能量可以被提升到70000亿电子伏特,对于我们来说这确实是非常惊人的能量,但是在宇宙中由于各种天体事件产生的高能射线可以达到10^20eV,这些高能射线和粒子猛烈的轰击着地球的高层大气,但是依然没有创造出黑洞。由此可见,大型强子对撞机中粒子束的能量肯定是无法制造出黑洞的,而且在实际的碰撞试验中,对撞机主要是来“撞碎”粒子,从而分析粒子的微观结构与物质组成。

3、霍金辐射

量子理论告诉我们,看似空无一物的真空其实在不停的诞生着虚粒子对,这些虚粒子一起诞生又瞬间互相湮灭,这就产生了一种可能,如果这些虚粒子对产生在黑洞附近,那么诞生的虚粒子对中,可能就有一个虚粒子会被吸进黑洞,而另一个虚粒子会转化为实粒子逃离黑洞,从而使黑洞损失质量,这个过程就是“霍金辐射”猜想。霍金辐射表明黑洞自身并非“只吃不吐”,随着时间的流逝黑洞也在不断的蒸发自身,已知霍金辐射表达式为T=(hc^3)/(8πkGM),式中T为黑洞温度,M为黑洞质量,二者为反比关系,也就是说黑洞质量越小则黑洞温度越高,而温度越高又会加剧质量的损失,这种“恶性循环”会导致非常微小的“粒子黑洞”在诞生的瞬间就被蒸发殆尽。

结语

虽然高能粒子对撞机有可能制造出黑洞,但是对于目前的技术水平来说,即使能制造出黑洞,这种黑洞也是非常微小的,由于“霍金辐射”效应,这些迷你黑洞在诞生的瞬间可能就蒸发爆炸了,并不会对地球产生威胁。

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漫步的小豆子


黑洞是我们宇宙中物理性质最极端的天体,天然黑洞大都诞生于大质量恒星晚年的引力坍塌


虽然太阳这种黄矮星晚年并不会坍塌成黑洞,但在距离太阳1.5亿公里的地球上生存的人类,目前却有办法来“人造黑洞”,具体方法就是建造功率更大的加速器,将两个粒子加速到接近光速的水平然后让它们相撞,严重质增效应下的两个粒子在撞击瞬间可能会形成微小的“人造黑洞”

霍金生前的“黑洞蒸发”理论得到了物理学界的普遍认可,按照这个理论“人造黑洞”这种超小质量黑洞在诞生瞬间就会蒸发的无影无踪,无法对外界造成影响。


但霍金辐射毕竟还是一个没被证明的理论,所以我们不排除微型黑洞诞生后吞噬周围物质而发展壮大的可能性,如果未来人类世界的超级对撞机达到“黑洞功率”的话,新产生的黑洞将会在短时间内吞噬整个对撞机然后开始“蚕食”地球本身。

整个过程中黑洞质量会不断增加,其吞噬速度也会越来越快,可以说“人造黑洞”是目前最有可能短时间内灭绝人类文明的灾难,其速度要比小行星撞击或者核战争快得多。

刘慈欣在《三体》中曾经描述过一个人造黑洞”,这个黑洞在被环日加速器制造出来后并没有完全蒸发,而是被导入了一颗小行星中央,吸收了小行星质量的黑洞开始趋于稳定,人类也开始在安全距离外研究它。

在现实中,不论是目前欧洲大型强子对撞机还是未来我国可能建造的超级对撞机,其功率都不太可能生成黑洞


宇宙观察


自然界的黑洞都是来源于大质量的天体发生重力坍缩。在大质量恒星演化到生命末期时,由于其内部的元素都聚变成了铁,铁的核聚变反应吸收的能量大于释放出来的,这使得恒星内核冷却。没有了辐射压支撑起恒星质量带来的巨大重力,恒星就会发生极速的收缩。大量的恒星物质会撞击在内核上,引起超新星爆发。

图:超新星爆发

超新星爆发会形成铁以后的元素,并向太空中抛洒出大量的物质。如果剩下的内核质量大于3.2倍太阳质量(奥本海默极限),就没有什么力量可以阻挡其坍缩了。它会坍缩成为一个奇点。奇点巨大的密度会扭曲周围的时空,使得在一定范围内光都无法逃脱它的引力,这个范围被称为黑洞“视界”。

图:黑洞

这个视界范围是可以通过计算得到的。在1915年爱因斯坦发表广义相对论后,物理学家史瓦西就通过广义相对论得到一个特殊的解,这个解就是著名的史瓦西半径:

由于G(万有引力常数)、c(光速)都是常数,这个式子可以写成这样:

从上式可以看出,任何有质量的物体都有“视界”,也就是说,它们都能够成为黑洞。或者说,只要将一定质量的物质压缩到它的史瓦西半径以内就能够成为黑洞。

人类文明还达不到收集3.2个太阳质量的能力。实际上整个太阳系的质量只有1.0014个太阳质量,太阳的质量就占了整个太阳系的99.86%。

但史瓦西半径公式提示我们,只要有质量就可以形成黑洞。这样,我们就可以采用其他办法来制造黑洞,例如用粒子对撞机撞出来。

在欧洲的强子对撞机刚投入运行时,就有人担心会撞出一个黑洞来毁灭地球。实际上,虽然大型强子对撞机是目前最强大的对撞机,但它还远远达不到撞出黑洞需要的能量。但相信量子黑洞是人类可以制造出来的。

图:大型强子对撞机

量子黑洞撞出来了会毁灭地球吗?不用担心,因为有霍金辐射存在。霍金预言了黑洞的质量越大,其蒸发速度越慢,越小蒸发速度越快。量子黑洞表面温度会高达几百万到上千万度,几乎在量子黑洞诞生的一瞬间就会被霍金辐射所蒸发。


讲科学堂


现在的黑洞都是宇宙初始就形成的,人不可能造黑洞。


平常人246089341


所谓的人类想象出来的黑洞是不存在的


洲际子弹


我可以很明确告诉你就现在来说不可能人造黑洞 未来几百年也不可能


吖旭哥


妄想吧。


星球时空联盟


黑洞是宇宙中存在的一种神秘天体,无法用肉眼观察,是一个体积无限小密度无限大的奇点,并且周围存在着巨大的引力。

在日常生活中我们也常用“黑洞”来形容事物的深不见底,那是因为我们对黑洞的认识就是引力无限大的一个神秘天体,黑洞可以将任何出现在它视界的物质都“吞噬”掉,包括光,正是因为黑洞没有反射光线出来。所以我们也看不到黑洞的真实面目。

在严格意义上,黑洞是一种奇异的天体,我们是无法直接观测到它的存在,所以才被称为“黑洞”。黑洞被称为宇宙中最可怕的天体,可以吞噬任何物质,于是黑洞是目前宇宙学中研究的一个热点。



曾经在20世纪80年代,加拿大哥伦比亚大学的威廉-昂鲁教授首次提出了“人造黑洞”的设想,他认为声波在流体中的表现和光在黑洞中的极其类似,于是他就想出了如果使流体的速度超过音速,那么就能在流体中建立一个人造黑洞的现象。

在2016年的《科学》杂志宣布,世界上第一个“人造黑洞”在中国东南大学实验室里诞生了,但是关于“人造黑洞”带来的恐慌也没有停止过……

事实上我们是完全不用担心人造黑洞不会给地球和人类带来任何威胁,这是由于人类制造出的微型黑洞可以吸收的物质远远小于其本身所释放的物质,于是人造黑洞会在人类还没反应过来就已经蒸发完了。

退一万步来讲,如果这种微型黑洞不会蒸发,那么让这种黑洞吞噬一个质子也要需要4天的时间,如果吞噬1mg的物质,那恐怕我们人类根本都等不到那天。

而且美国物理学家还出来辟谣说:人造黑洞可以毁灭地球的理论只会出现在小说和电影里,真正的粒子碰撞所制造出来的人造黑洞是不具有毁灭地球的力量的。


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