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大型强子对撞机将产生微型黑洞 摧毁地球是谣言

http://www.kexue.com 2011-08-31 09:26:44 腾讯科学  发表评论


地球不会毁灭

  据国外媒体报道,自从蒸汽机被发明以来,人类再一次研制出了在一些西方阴谋家眼中具备“摧毁地球”能力的科学机器,这就是大型强子对撞机(LHC)。令人惊讶的是,关于大型强子对撞机的要毁灭地球的每一个角落的谣言仍然广为流传,尽管在2008年启动以来,到目前为止已经过去了将近三年的时间。那为什么地球还没有被毁灭呢?西方阴谋家的解释为:这可能是该机器还没有达到全功率运行,而按计划,对撞机将在2014年进行这项实验。然而,各国的预言家在此前曾认为地球将在2008年9月当大型强子对撞机启动时被摧毁。

  这个关于“地球毁灭”故事源于大型强子对撞机的工作原理。粒子物理学家在对撞隧道内加速粒子并进行碰撞,产生出非常高的能量。这些粒子的质量开始卷曲,并小于史瓦西半径所要求的粒子质量。换句话说,就会形成了一个微小的黑洞。接着,这个似乎从潘多拉盒子中跑出的怪物开始一点点地吞噬周围的物质,并逐渐长大,直到最后将地球彻底吞掉。以上分析看似非常连贯,可为什么不可能发生呢?

  微型黑洞是不可信的。当一茶匙的中子星物质可能重达数百万吨。如果你由勇气从中子星上取出一点儿的材料,那后果根本无法用语言的形容。同理,同样也不能从黑洞中取出一小勺的物质。物理定律要求我们不能保持这些极端地区的物质的密度在脱离了极强引力压缩的范围,而这些引力压缩的强度相当于恒星级别的规模。假设物理学允许在较大维度条件下建立微观黑洞,那在普朗克尺度上,引力将变得更强。然而,并没有确凿的证据支持这个假说。

  当高能粒子发生对撞的时候,其能量将转化为热能,以克服电磁斥力的作用。对撞产生的热量会迅速消散,而且对撞粒子将会分裂成亚原子粒子,而不是由于对撞而融合在一起。欧洲大型强子对撞机之所以进行加速粒子对撞实验,其目的就是试图模拟宇宙大爆炸时的场景,这也是大质量恒星内部环境所不能比拟的。

  假设中的微小黑洞不会吞噬地球。虽然在黑洞的事件视界内存在着无限的神秘感和几乎不可知的现象,但是在事件视界之内,目前已知的物理定律还是可起作用的。而一个黑洞所具有的质量所对应的其所产生的引力范围,也就是说,黑洞的引力也服从二次方反比例定律,就像其他的天体一样。微型黑洞的结构组成对其引力产生影响。比如1000个经过超压缩的质子,其就比它的史瓦西半径(10的-18次方米)要来得大。所以,从这点出发,微型黑洞无法消耗更多的外界物质,除非微型黑洞能够克服其他物质间的相互作用力,换句话说,在量子物理学中,引力是最弱的力。

  物理学家经过计算表明:如果地球的密度和固态的铁一样,且假想中的微型黑洞做直线运动,在每隔200公里的的区间内不太可能遇到另一个原子核。而之所以用原子核进行类比,这是因为我们假想中的微型黑洞非常小,并不是今天看到的具有数千万倍太阳质量的超大型黑洞,这里值得微型黑洞只在量子力学尺度上进行描述,而且量子效应在其中具有重要的作用。如果假设中的黑洞非常巧合地进行了200公里的直线运动,那它可能会遇到到一个原子核,不幸的是,这个原子核的直径应该比微型黑洞大至少1000倍。

  现在情况就很明朗了,一个小个头的黑洞遇到一个比自己大千倍的原子核,我们也不希望这个黑洞可以一口气吞下这个原子核,只是小黑洞会慢慢地“有力咀嚼”这个拦路的原子核,并且这个过程中,小黑洞还要克服强大的核力作用。我们进一步假设这个小黑洞有足够的勇气从地球的一边穿到另一边,期间可能遇到100个类似的情况,而当小黑洞到达地球的另一端时,可能也会仍然保持着其“较好的体型”,比如的体积上还存在着完整的结构和秩序,但是,这时候的小黑洞的大小比一个未被压缩的质子还要小。

  这时候,关于微型黑洞的关键性问题仍然被遗留了下来。如果我们可以挤压多个带正电荷的质子到如此小的空间中,其产生的结果是不言而喻的,应该就是一次爆炸,这个时候电磁力在量子尺度上远远超过了引力。同理,我们将一个等效数量的电子也挤到这样小的空间中,其结果也是一样的,但是这需要令人难以置信的微调能力。

  在上述过程中,自然界中还存在着比对撞机产生的更大的能量释放,就像在地球的高层大气中,宇宙的射线粒子不断地撞击着大气,根据高中物理学的知识,我们知道相同的速度下,两辆车迎面对撞所产生的结果应该比一辆车直接撞墙来得惨烈,而两辆车对撞所产生的能量是一辆车产生能量的两倍。这也说明了在自然界中发生在我们身边的高能物理现象并没有对我们造成任何影响,而这些宇宙射线的能量可高达数百电子伏特,并且宇宙射线对高层大气的碰撞效应所释放的能量是大型强子对撞机粒子碰撞所产生能量的50倍。

  而针对微小黑洞在从地球的一边穿过到另一边时,在质量上并没有出现明显的增加的事实,大型强子对撞机阴谋论的理论家认为:当粒子发生高速对撞的时候,会产生合并现象,最后合并的粒子完全停止,它们会跌落往地球的中心,并且逐渐降低的动量使得这些合并粒子很难达到地球的另一边。

  对于这个解释,明显是不符合物理定律逻辑的,由大型强子对撞机对撞的过程是将两端粒子加速到光速,每秒三十万公里的速度进行迎头对撞,这些实验粒子在对撞的过程中顷刻变成碎片,并不会合并成一个更大的粒子,而且光速对撞所产生的碎片具有的速度很容易达到地球的逃逸速度,即海平面上每秒11.2公里,第二宇宙速度。(Everett/编译)

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