人造黑洞百科

1、人造黑洞百科名片   黑洞通常存在于星系中黑洞是根據(jù)理論和觀察推測(cè)的一種質(zhì)量巨大的天體，通常存在于宇宙各星系中。20世紀(jì)80年代，加拿大的威廉·昂魯教授提出，聲波在流體中的表現(xiàn)與光在黑洞中的表現(xiàn)非常相似，如果使流體的速度超過(guò)聲速，那么就可以在該流體中建立一個(gè)“人造黑洞”。隨著大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)的發(fā)明，物理學(xué)家認(rèn)為這些加速器很可產(chǎn)生類(lèi)似黑洞的高密度物質(zhì)，“人造黑洞”甚至可能威脅地球安全。研究背景在宇宙中，黑洞吞噬萬(wàn)物，甚至包括光。人們樂(lè)意議論這種天體，因?yàn)樗衩亍ⅰ靶郧椤惫之悾核硖幱钪孀钣陌档牡胤?，沒(méi)有人能直接觀測(cè)到它，而靠近它的任何物質(zhì)，都會(huì)被無(wú)情地拖曳到它的深淵里

2、，小行星、星塵、光波、時(shí)間，無(wú)一例外。人們對(duì)黑洞這種天體感到好奇，科學(xué)家也在不斷對(duì)其進(jìn)行研究。設(shè)想提出    人造黑洞“人造黑洞”的設(shè)想最早提出于20世紀(jì)80年代，由加拿大不列顛哥倫比亞大學(xué)的威廉·昂魯教授提出，他認(rèn)為聲波在流體中的表現(xiàn)與光在黑洞中的表現(xiàn)非常相似，如果使流體的速度超過(guò)聲速，那么就可以在該流體中建立一個(gè)人造黑洞。但這種人造黑洞由于缺乏足夠的引力，除了光線外，無(wú)法像真正的黑洞那樣“吞下周?chē)乃袞|西”。 研究發(fā)展粒子加速器，也被稱(chēng)之為大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)（LHC），由歐洲核子研究中心（CERN）在一個(gè)將近27公里長(zhǎng)的圓形隧道中建造，被人們稱(chēng)之為世界最大的“黑

3、洞工廠”的裝置。北京時(shí)間2008年9月10日下午15：30正式開(kāi)始運(yùn)作，成為世界上最大的粒子加速器設(shè)施。從此，科學(xué)家理論上一秒鐘就可以生產(chǎn)出一個(gè)黑洞來(lái)。 這一潛在的“黑洞加工廠”一時(shí)引起全球恐慌，媒體紛紛報(bào)道人造黑洞會(huì)吞噬地球。致力于保衛(wèi)人類(lèi)免受人們周?chē)鞣N威脅傷害的非贏利性機(jī)構(gòu)救生艇基金會(huì)聲明，人造黑洞會(huì)威脅地球上的所有生命，因此，它建議到處建立自謀生活的群體。 前期分析美國(guó)加州大學(xué)物理學(xué)教授史蒂夫·吉汀斯是這方面的專(zhuān)家，他對(duì)人造黑洞進(jìn)行了認(rèn)真分析，他認(rèn)為：人造黑洞毀滅地球的理論純粹是小說(shuō)和電影里的虛構(gòu)，真正的粒子碰撞制造出的人造黑洞不可能吞噬地球。 制造嘗試2008年6月，吉汀斯

4、教授在報(bào)告中稱(chēng)，歐洲的科學(xué)家很快就會(huì)利用粒子加速器制造出人造黑洞。2008年7月，歐洲核子研究中心的蒙加諾教授與吉汀斯教授的科研小組進(jìn)行合作正在建設(shè)建設(shè)世界上最大的粒子加速器（對(duì)撞機(jī)），而這個(gè)粒子加速器（大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)）是世界上最先進(jìn)的粒子研究工具，項(xiàng)目耗資80億美元，歷時(shí)14年之久，匯集了世界各地最著名的物理學(xué)家。 科學(xué)家們將在實(shí)驗(yàn)中撞擊質(zhì)子，模擬宇宙大爆炸后一萬(wàn)億分之一秒內(nèi)的能量和條件，接著細(xì)致分析撞擊產(chǎn)生的殘骸，用以探求物質(zhì)本質(zhì)的線索和自然中新的力量和平衡。 學(xué)界爭(zhēng)議    人造黑洞實(shí)驗(yàn)科學(xué)家表示，假如大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)（LHC）在生產(chǎn)出了黑洞，那么它就證明了宇宙確實(shí)存在

5、除空間和時(shí)間以外的維度。吉汀斯承認(rèn)，地球的未來(lái)以及人類(lèi)的生命安全和健康都令每位科學(xué)家非常擔(dān)憂。特別是關(guān)于人造黑洞風(fēng)險(xiǎn)的爭(zhēng)論，現(xiàn)在已經(jīng)是一個(gè)非常具有爭(zhēng)議的物理話題。特別是已經(jīng)有科學(xué)家指出，歐洲核子研究中心的大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)產(chǎn)生黑洞的風(fēng)險(xiǎn)足以吞噬地球，或者將產(chǎn)生一類(lèi)名為“奇異微子”(Strangelet)的粒子，將地球變成一團(tuán)沉寂、收縮的“奇異物質(zhì)”。 還有很多政治家擔(dān)心這種人造黑洞的技術(shù)被恐怖分子利用，成為繼原子彈和氫彈之后人類(lèi)最具有毀滅性的武器。但是，吉汀斯肯定的說(shuō)：現(xiàn)代物理學(xué)無(wú)法在地球上制造出具有破壞性的黑洞?！皻W洲建立大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)（簡(jiǎn)稱(chēng)LHC），是為了揭開(kāi)宇宙大爆炸之謎，而不是制造黑洞毀滅

6、地球?！?研究結(jié)論吉汀斯和蒙加諾兩位教授在進(jìn)行深入研究后得出結(jié)論：利用粒子碰撞產(chǎn)生的黑洞是無(wú)害的。因?yàn)?，所有的黑洞都要釋放出宇宙射線，小的黑洞所釋放的物質(zhì)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于其吸收的物質(zhì)，因此，在它們吸收物質(zhì)之前自己就早已瞬間蒸發(fā)了。事實(shí)上整個(gè)宇宙原本就是一個(gè)類(lèi)似的粒子對(duì)撞機(jī)器，具有高能量的宇宙射線和粒子會(huì)經(jīng)常碰撞在地球的大氣表層、太陽(yáng)或者是其它的白矮星和中子星的表面，每時(shí)每刻都在發(fā)生著這樣的粒子碰撞。如果這些粒子碰撞會(huì)產(chǎn)生危險(xiǎn)的話，天文學(xué)家很早就會(huì)發(fā)現(xiàn)這一現(xiàn)象并對(duì)其展開(kāi)研究。 其實(shí)一直以來(lái)地球就沐浴在足夠可以形成黑洞的宇宙射線和粒子對(duì)撞之下，但地球一直也都沒(méi)有被摧毀。而且，幾乎所有粒子加速器生成的黑洞

7、都必須達(dá)到足夠的速度才能逃脫地球的重力，即使一年生產(chǎn)出1000萬(wàn)個(gè)黑洞，也大約只能捕捉到其中的10個(gè)，讓它們圍繞加速器中心運(yùn)轉(zhuǎn)。而這些被捕捉到的黑洞又是如此的渺小，假設(shè)讓它穿過(guò)一塊相當(dāng)于地球到月球距離厚度的鐵塊，它也不會(huì)撞倒任何東西。它們吞噬一個(gè)質(zhì)子也需要大約100小時(shí)的時(shí)間。一個(gè)這樣的黑洞吞噬100個(gè)質(zhì)子大約需要花費(fèi)一年的時(shí)間，因此，要吞噬1毫克地球物質(zhì)就需要花費(fèi)比宇宙年齡還要長(zhǎng)的時(shí)間。 其他方案光線黑洞理論    人造黑洞2009年年初，印度烏爾都大學(xué)的伊維根·納瑞馬諾維和亞歷山大·基爾迪謝維在媒體雜志上發(fā)表一項(xiàng)研究，提出如何建造可以吸收光線的桌面黑

8、洞的理論。這種人造黑洞可模擬宇宙黑洞，其強(qiáng)烈的重力可彎曲周?chē)臅r(shí)空，導(dǎo)致周?chē)魏挝镔|(zhì)或輻射遵循扭曲的時(shí)空，并螺旋向內(nèi)被吸收。 納瑞馬諾維和基爾迪謝維認(rèn)為，這種人造黑洞可使光線向該設(shè)備中心彎曲吸收。他們?cè)O(shè)計(jì)的人造黑洞是由包含著同軸環(huán)殼的中心柱構(gòu)成的圓柱結(jié)構(gòu)。能使光線彎曲向內(nèi)的關(guān)鍵因素在于同軸環(huán)殼的介電常數(shù)，它可以影響電磁波的電成分，增大從外部至內(nèi)部表面的光滑程度，這類(lèi)似于接近黑洞的時(shí)空的彎曲度。當(dāng)同軸環(huán)殼與中心柱相接觸，同軸環(huán)的介電常數(shù)必須匹配中心柱，因此光線可以被吸收，而不是被反射。 付諸實(shí)踐2009年10月，中國(guó)南京市東南大學(xué)的科學(xué)家崔鐵軍和程強(qiáng)將納瑞馬諾維和基爾迪謝維的理論應(yīng)用為實(shí)踐，建造

9、了一個(gè)微波頻率的“人造黑洞”。制造出“人造黑洞”的是中國(guó)東南大學(xué)的一個(gè)研究組，崔鐵軍教授和程強(qiáng)教授是其中最主要的兩位研究者。該設(shè)備采用一種“超級(jí)材料”構(gòu)造成60個(gè)同軸環(huán)，據(jù)悉，超級(jí)材料曾被用于制造隱身斗篷。 每個(gè)同軸環(huán)是以不同結(jié)構(gòu)的電路板形式形成，同軸環(huán)之間彼此相連接，因此其介電常數(shù)非常平滑。外部的40個(gè)同軸環(huán)構(gòu)成外殼，內(nèi)部的20個(gè)同軸環(huán)構(gòu)成吸收體。當(dāng)入射的電磁波打擊該設(shè)備時(shí)，電磁波將被誘導(dǎo)進(jìn)入內(nèi)部的同軸環(huán)，然后被吸收。在同軸環(huán)將把吸收的光線轉(zhuǎn)變成為熱量。” 實(shí)驗(yàn)室里的“人工黑洞”，目的當(dāng)然不是為了將一個(gè)吞噬一切的“惡魔”裝進(jìn)口袋。據(jù)程強(qiáng)介紹，現(xiàn)在存在于東南大學(xué)毫米波國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的“人造黑洞”，

10、實(shí)際上是一個(gè)模擬裝置，這種模擬裝置目前可以吸收微波頻段的電磁波，在未來(lái)，它還可以吸收光。但是除此之外，它并不能吸收任何實(shí)質(zhì)的東西?！八晃针姶挪ǎ晃漳芰??！?這是一個(gè)不具有危險(xiǎn)性的“黑洞”，不僅如此，這種裝置還能在未來(lái)用于收集太陽(yáng)能。在這方面，“人造黑洞”將比世界上任何一種太陽(yáng)能電池板都更高效。一些物理愛(ài)好者甚至為這種全新的裝置設(shè)計(jì)了一些新功能，比如將它裝置在航天器中的太陽(yáng)帆上，或者用來(lái)吸收空氣中游散的電磁波因?yàn)槭謾C(jī)和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的普及，這種看不見(jiàn)的電磁波據(jù)說(shuō)侵害了我們的健康，成為一種新的污染。 不過(guò)，制造“黑洞”的研究者卻從來(lái)不想那么多，現(xiàn)在崔鐵軍和程強(qiáng)正在繼續(xù)的，是如何把實(shí)驗(yàn)室里的裝置變成樣機(jī)，“實(shí)現(xiàn)工程化”。面對(duì)關(guān)于“人造黑洞”的各式各樣的議論，程強(qiáng)認(rèn)為， “成果公布以后，被許多國(guó)際媒體轉(zhuǎn)載和評(píng)論，確實(shí)也大大出乎我們意料。從我們個(gè)人角度而言，只覺(jué)得這是一個(gè)比較有意義的工作。 未來(lái)應(yīng)用這個(gè)人造黑洞以相同的方法捕獲光波并不容易，可見(jiàn)光波長(zhǎng)比微波輻射的數(shù)量級(jí)要小許多。這就要求同軸環(huán)相應(yīng)地需要建造得