人造黑洞會成為人類和地球的終結者嗎?

不談戀愛好多年


先告訴你結論,不會。這下可以放心睡大覺了吧?

其實人類已經制造出不少黑洞了,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制造黑洞,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,或許也已經制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。

在大型加速器裡,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裡製造了很多奇蹟,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。


時空通訊


首先我們要了解什麼是人造黑洞。

人造黑洞是什麼?

黑洞是根據理論和觀察推測的一種密度巨大的天體,通常存在於宇宙各星系中。

20世紀80年代,加拿大的威廉·昂魯教授提出:如果使流體的速度超過聲速,那麼就可以在該流體中建立一個人造黑洞。但這種人造黑洞由於缺乏足夠的引力,除了聲音外,無法像真正的黑洞那樣“吞下週圍的所有東西”,即只對聲現象表現出黑洞的性質。從此“人造黑洞”一次就開始在科學界出現。

後來隨著大型強子對撞機的發明,物理學家認為這些加速器很可能產生類似黑洞的高密度物質,“人造黑洞”甚至可能威脅地球安全。

有很多科學家擔心這種人造黑洞的技術被恐怖分子利用,成為繼原子彈和氫彈之後人類最具有毀滅性的武器。

但是美國加州大學物理學教授史蒂夫·吉汀斯在進行深入研究後得出結論:利用粒子碰撞產生的黑洞是無害的。因為,所有的黑洞都要釋放出宇宙射線,小的黑洞所釋放的物質要遠遠多於其吸收的物質,因此,在它們吸收物質之前自己就早已瞬間蒸發了。

事實上整個宇宙原本就是一個類似的粒子對撞機器,具有高能量的宇宙射線和粒子會經常碰撞在地球的大氣表層、太陽或者是其它的白矮星和中子星的表面,每時每刻都在發生著這樣的粒子碰撞。如果這些粒子碰撞會產生危險的話,天文學家很早就會發現這一現象並對其展開研究。

就像2009年的時候中國南京市東南大學的科學家崔鐵軍和程強將納瑞馬諾維和基爾迪謝維的理論應用為實踐,建造了一個微波頻率的“人造黑洞”,每個同軸環是以不同結構的電路板形式形成,同軸環之間彼此相連接,因此其介電常數非常平滑。外部的40個同軸環構成外殼,內部的20個同軸環構成吸收體。當入射的電磁波打擊該設備時,電磁波將被誘導進入內部的同軸環,然後被吸收。在同軸環將把吸收的光線轉變成為熱量。”

實驗室裡的“人工黑洞”,目的當然不是為了將一個吞噬一切的“惡魔”裝進口袋。實際上是一個模擬裝置,這種模擬裝置可以吸收微波頻段的電磁波,在未來,它還可以吸收光。但是除此之外,它並不能吸收任何實質的東西。“它只吸收電磁波,不吸收(實體)物質。”

所以不需要擔心人造黑洞會成為人類和地球的終結者。甚至還能對我們的生活產生積極的影響,比如還能在未來用於收集太陽能。

在這方面,“人造黑洞”將比世界上任何一種太陽能電池板都更高效。一些物理愛好者甚至為這種全新的裝置設計了一些新功能,比如將它裝置在航天器中的太陽帆上,或者用來吸收空氣中游散的電磁波——因為手機和無線網絡的普及,這種看不見的電磁波據說侵害了我們的健康,成為一種新的汙染。


胖福的小木屋


“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制造出黑洞的,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“只吃不吐”,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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漫步的小豆子


黑洞是我們宇宙中物理性質最極端的天體,天然黑洞大都誕生於大質量恆星晚年的引力坍塌


雖然太陽這種黃矮星晚年並不會坍塌成黑洞,但在距離太陽1.5億公里的地球上生存的人類,目前卻有辦法來“人造黑洞”,具體方法就是建造功率更大的加速器,將兩個粒子加速到接近光速的水平然後讓它們相撞,嚴重質增效應下的兩個粒子在撞擊瞬間可能會形成微小的“人造黑洞”

霍金生前的“黑洞蒸發”理論得到了物理學界的普遍認可,按照這個理論“人造黑洞”這種超小質量黑洞在誕生瞬間就會蒸發的無影無蹤,無法對外界造成影響。


但霍金輻射畢竟還是一個沒被證明的理論,所以我們不排除微型黑洞誕生後吞噬周圍物質而發展壯大的可能性,如果未來人類世界的超級對撞機達到“黑洞功率”的話,新產生的黑洞將會在短時間內吞噬整個對撞機然後開始“蠶食”地球本身。

整個過程中黑洞質量會不斷增加,其吞噬速度也會越來越快,可以說“人造黑洞”是目前最有可能短時間內滅絕人類文明的災難,其速度要比小行星撞擊或者核戰爭快得多。

劉慈欣在《三體》中曾經描述過一個人造黑洞”,這個黑洞在被環日加速器製造出來後並沒有完全蒸發,而是被導入了一顆小行星中央,吸收了小行星質量的黑洞開始趨於穩定,人類也開始在安全距離外研究它。

在現實中,不論是目前歐洲大型強子對撞機還是未來我國可能建造的超級對撞機,其功率都不太可能生成黑洞


宇宙觀察


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。


講科學堂


現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


所謂的人類想象出來的黑洞是不存在的


洲際子彈


我可以很明確告訴你就現在來說不可能人造黑洞 未來幾百年也不可能


吖旭哥


妄想吧。


星球時空聯盟


黑洞是宇宙中存在的一種神秘天體,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秘天體,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裡誕生了,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裡,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。


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