| 词条 | 人造黑洞 |
| 释义 | 黑洞是根据理论和观察推测的一种质量巨大的天体，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，声波在流体中的表现与光在黑洞中的表现非常相似，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”。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。 研究背景在宇宙中，黑洞吞噬万物，甚至包括光。人们乐意议论这种天体，因为它神秘、“性情”怪异：它身处宇宙最幽暗的地方，没有人能直接观测到它，而靠近它的任何物质，都会被无情地拖曳到它的深渊里，小行星、星尘、光波、时间，无一例外。人们对黑洞这种天体感到好奇，科学家也在不断对其进行研究。 设想提出“人造黑洞”的设想最早提出于20世纪80年代，由加拿大不列颠哥伦比亚大学的威廉·昂鲁教授提出，他认为声波在流体中的表现与光在黑洞中的表现非常相似，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”。 研究发展粒子加速器，也被称之为大型强子对撞机（LHC），由欧洲核子研究中心（CERN）在一个将近27公里长的圆形隧道中建造，被人们称之为世界最大的“黑洞工厂”的装置。北京时间2008年9月10日下午15：30正式开始运作，成为世界上最大的粒子加速器设施。从此，科学家理论上一秒钟就可以生产出一个黑洞来。 这一潜在的“黑洞加工厂”一时引起全球恐慌，媒体纷纷报道人造黑洞会吞噬地球。致力于保卫人类免受人们周围各种威胁伤害的非赢利性机构——救生艇基金会声明，人造黑洞会威胁地球上的所有生命，因此，它建议到处建立自谋生活的群体。 前期分析美国加州大学物理学教授史蒂夫·吉汀斯是这方面的专家，他对人造黑洞进行了认真分析，他认为：人造黑洞毁灭地球的理论纯粹是小说和电影里的虚构，真正的粒子碰撞制造出的人造黑洞不可能吞噬地球。 制造尝试2008年6月，吉汀斯教授在报告中称，欧洲的科学家很快就会利用粒子加速器制造出人造黑洞。2008年7月，欧洲核子研究中心的蒙加诺教授与吉汀斯教授的科研小组进行合作正在建设建设世界上最大的粒子加速器（对撞机），而这个粒子加速器（大型强子对撞机）是世界上最先进的粒子研究工具，项目耗资80亿美元，历时14年之久，汇集了世界各地最著名的物理学家。 科学家们将在实验中撞击质子，模拟宇宙大爆炸后一万亿分之一秒内的能量和条件，接着细致分析撞击产生的残骸，用以探求物质本质的线索和自然中新的力量和平衡。 学界争议科学家表示，假如大型强子对撞机（LHC）在生产出了黑洞，那么它就证明了宇宙确实存在除空间和时间以外的维度。吉汀斯承认，地球的未来以及人类的生命安全和健康都令每位科学家非常担忧。特别是关于人造黑洞风险的争论，现在已经是一个非常具有争议的物理话题。特别是已经有科学家指出，欧洲核子研究中心的大型强子对撞机产生黑洞的风险足以吞噬地球，或者将产生一类名为“奇异微子”(Strangelet)的粒子，将地球变成一团沉寂、收缩的“奇异物质”。 还有很多政治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，吉汀斯肯定的说：现代物理学无法在地球上制造出具有破坏性的黑洞。“欧洲建立大型强子对撞机（简称LHC），是为了揭开宇宙大爆炸之谜，而不是制造黑洞毁灭地球。” 研究结论吉汀斯和蒙加诺两位教授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。 其实一直以来地球就沐浴在足够可以形成黑洞的宇宙射线和粒子对撞之下，但地球一直也都没有被摧毁。而且，几乎所有粒子加速器生成的黑洞都必须达到足够的速度才能逃脱地球的重力，即使一年生产出1000万个黑洞，也大约只能捕捉到其中的10个，让它们围绕加速器中心运转。而这些被捕捉到的黑洞又是如此的渺小，假设让它穿过一块相当于地球到月球距离厚度的铁块，它也不会撞倒任何东西。它们吞噬一个质子也需要大约100小时的时间。一个这样的黑洞吞噬100个质子大约需要花费一年的时间，因此，要吞噬1毫克地球物质就需要花费比宇宙年龄还要长的时间。 黑洞武器黑洞炸弹俄罗斯科学家预言：50年后，具有巨大能量的“黑洞炸弹”将使如今人类谈虎色变的原子弹也相形见绌，使其成为不足一提的小儿科。当人类学会如何掌握反物质——欧顿时，就如同当初学会掌握原子一样，这种新能量会被用来制造发电厂，也很可能被用来制造炸弹——“黑洞炸弹”。一个原子核大小的黑洞的能量将超过一家核电站。如果人类有一天真的制造出“黑洞炸弹”，那么一枚“黑洞炸弹”爆炸后产生的能量将相当于无数颗原子弹同时爆炸。它至少可以造成10亿人死亡。到那时，“黑洞炸弹”能瞬间毁灭地球。相形之下，原子弹的威力将变得无足轻重。 俄罗斯科学家亚力克山大·特罗菲蒙科却认为，能吞噬万物的真正宇宙黑洞也完全可以通过实验室“制造出来” 据特罗菲蒙科称，制造“黑洞炸弹”的反物质被科学家们称做欧顿（otone），一颗欧顿的质量相当于一颗原子的40倍。 俄军事学院教材涉及“黑洞武器”据俄媒体透露，俄罗斯太空学家们早就开始关注于黑洞现象的研究，在俄罗斯太空学会为俄军事院校21世纪军人编的一部教科书上，就有几章专门涉及“黑洞知识”。这本教科书的目录中包括：黑洞、火山现象、欧顿与地球灾难、黑洞与神秘事件等等。让人绝对想不到的是，在这本教材的最后，科学家用短短的文字介绍了如何发明黑洞武器、如何制造黑洞炸弹等。 美国制成首个“人造黑洞”2005年3月18日报道，美国布朗大学物理教授‘霍拉蒂·纳斯塔西’通过实验在地球上制造出了第一个人造黑洞。我们或许会根据表面的意思认为“黑洞是黑的”。然而，纳斯塔西制造的黑洞有些像章鱼博士制造的黑洞，它们都是明亮的火球。 纳斯塔西介绍说，布鲁克海文国家实验室里的相对重离子碰撞机，可以以接近光速的速度把大型原子的核子（如金原子核子）相互碰撞，产生相当于太阳表面温度3亿倍的热能。纳斯塔西在纽约布鲁克海文国家实验室里利用原子撞击原理制造出来的灼热火球，恰好具备天体黑洞的显著特性。比如：火球可以将周围10倍于自身质量的粒子吸收，这比目前所有量力物理学所推测的火球可吸收的粒子数目还要多。 人造黑洞的设想最初由加拿大“不列颠哥伦比亚大学”的威廉·昂鲁教授在20世纪80年代提出，他认为声波在流体中的表现与光在黑洞中的表现非常相似，如果使流体的速度超过声速，那么事实上就已经在该流体中建立了一个人造黑洞。然而，利昂哈特博士打算制造的人造黑洞由于缺乏足够的引力，除了光线外，它们无法像真正的黑洞那样“吞下周围的所有东西”。然而，纳斯塔西教授制造的人造黑洞已经可以吸收其他物质了。因此，这被认为是黑洞研究领域的重大突破。 欧洲“人造黑洞”曾有人担心建于欧洲日内瓦的世界最大‘大型强子对撞机’会制造出黑洞吞噬地球生物。尽管欧洲的科学家一再解释这个不会对地球造成威胁，但大型强子对撞机就相当于一个‘人造黑洞’制造机器。 欧洲大型强子对撞机是现在世界上最大、能量最高的粒子加速器，是一种将质子加速对撞的高能物理设备，它位于瑞士日内瓦近郊欧洲核子研究组织CERN的粒子加速器与对撞机，作为国际高能物理学研究之用。系统第一负责人是英国著名物理学家‘林恩·埃文斯’，大型强子对撞机最早就是由他设想出来并主导制造的。埃文斯博士是英国威尔士一位矿工的孩子，当他还是孩子时就表示要做惊天动地的事情。果然没有失言，他终于负责打造出了令世界瞩目的世界最强大的机器――大型强子对撞机，为此他被外界称为“埃文斯原子能”。 当比我们的太阳更大的特定恒星在生命最后阶段发生爆炸时，自然界就会形成黑洞。它们将大量物质浓缩在非常小的空间内。假设在大型强子对撞机内的质子相撞产生粒子的过程中，形成了微小黑洞，每个质子拥有的能量可跟一只飞行中的蚊子相当。天文学上的黑洞比大型强子对撞机能产生的任何东西的质量更重。据爱因斯坦的相对论描述的重力性质，大型强子对撞机内不可能产生微小黑洞。然而一些纯理论预言大型强子对撞机能产生这种粒子产品。所有这些理论都预测大型强子对撞机产生的此类粒子会立刻分解。因此它产生的黑洞将没时间浓缩物质，产生肉眼可见的结果。 光线黑洞理论2009年年初，印度乌尔都大学的伊维根·纳瑞马诺维和亚历山大·基尔迪谢维在媒体杂志上发表一项研究，提出如何建造可以吸收光线的桌面黑洞的理论。这种人造黑洞可模拟宇宙黑洞，其强烈的重力可弯曲周围的时空，导致周围任何物质或辐射遵循扭曲的时空，并螺旋向内被吸收。 纳瑞马诺维和基尔迪谢维认为，这种人造黑洞可使光线向该设备中心弯曲吸收。他们设计的人造黑洞是由包含着同轴环壳的中心柱构成的圆柱结构。能使光线弯曲向内的关键因素在于同轴环壳的介电常数，它可以影响电磁波的电成分，增大从外部至内部表面的光滑程度，这类似于接近黑洞的时空的弯曲度。当同轴环壳与中心柱相接触，同轴环的介电常数必须匹配中心柱，因此光线可以被吸收，而不是被反射。 中国“人造黑洞”2009年10月，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”。 制造出“人造黑洞”的是中国东南大学的一个研究组，崔铁军教授和程强教授是其中最主要的两位研究者。该设备采用一种“超级材料”构造成60个同轴环，据悉，超级材料曾被用于制造隐身斗篷。 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。据程强介绍，现在存在于东南大学毫米波国家重点实验室的“人造黑洞”，实际上是一个模拟装置，这种模拟装置目前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，不吸收能量。”（误答。正：它只吸收电磁波，不吸收（实体）物质。） 这是一个不具有危险性的“黑洞”，不仅如此，这种装置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。 不过，制造“黑洞”的研究者却从来不想那么多，现在崔铁军和程强正在继续的，是如何把实验室里的装置变成样机，“实现工程化”。面对关于“人造黑洞”的各式各样的议论，程强认为， “成果公布以后，被许多国际媒体转载和评论，确实也大大出乎我们意料。从我们个人角度而言，只觉得这是一个比较有意义的工作。” 这个人造黑洞以相同的方法捕获光波并不容易，可见光波长比微波辐射的数量级要小许多。这就要求同轴环相应地需要建造得更小一些。中国科学家崔铁军表示期望这个光学黑洞能够在2009年底被广泛使用。 像这样的人造黑洞可用于收集太阳能量，尤其是对于太阳反射镜过于漫射，难以在太阳能电池上聚集的太阳光线。光学人造黑洞则能够完全将这些光线吸收，并直接转化吸收在同轴环上的太阳能电池。如果这种设备能够有效地工作，那么以后将不再需要采用抛物线反射镜收集太阳光线。 |
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