斯蒂芬·霍金希望科學(xué)家在地球上“制造黑洞”，物理學(xué)說這是可能的
作者:百科 來源:休閑 瀏覽: 【大 中 小】 發(fā)布時間:2025-12-12 00:08:06 評論數(shù):
斯蒂芬·霍金的長期合作者托馬斯·赫托格在他的新書中討論了這位著名物理學(xué)家的一生和未完成的工作。(圖片鳴謝:托馬斯·赫托格)
（神秘的芬霍臺州外圍上門+V（365-*2895）真實可靠，無任何前期費用地球uux.cn）據(jù)美國太空網(wǎng)（托馬斯·赫托格）：“我希望你能制造黑洞，”斯蒂芬咧嘴笑著說。金希
我們走出帶我們進(jìn)入地下的望科貨梯，進(jìn)入五層樓高的地球洞穴，里面有歐洲粒子物理研究所實驗室的理學(xué)ATLAS實驗，這是制造黑洞日內(nèi)瓦附近傳說中的歐洲核研究組織。歐洲核子研究中心主任羅爾夫·豪雅不安地挪動著雙腳。斯蒂上物說臺州外圍上門+V（365-*2895）真實可靠，無任何前期費用那是芬霍2009年，有人在美國提起訴訟，金希擔(dān)心歐洲粒子物理研究所新建造的望科大型強(qiáng)子對撞機(jī)LHC會產(chǎn)生黑洞或另一種形式的奇異物質(zhì)，從而毀滅地球。地球
LHC是理學(xué)一個環(huán)形粒子加速器，主要用于創(chuàng)建希格斯玻色子，制造黑洞這是當(dāng)時粒子物理學(xué)標(biāo)準(zhǔn)模型中缺失的一環(huán)。它建造在瑞士和法國邊境下方的隧道中，總周長為27公里(約17英里)，它將圓形真空管中反向旋轉(zhuǎn)的質(zhì)子和反質(zhì)子加速到光速的99.9999991%。在環(huán)上的三個位置，加速粒子束可以被引導(dǎo)到高能碰撞中，重新創(chuàng)造可與熱大爆炸后幾分之一秒宇宙中的條件相媲美的條件，當(dāng)時溫度超過10億度。在這些激烈的正面碰撞中產(chǎn)生的粒子噴霧的軌跡被數(shù)百萬個傳感器收集到，這些傳感器像迷你樂高積木一樣堆疊在一起，組成了巨大的探測器，包括ATLAS探測器和緊湊型μ介子螺線管，或CMS。
緊湊型μ介子螺線管(CMS)的圖示。(圖片來源:Naeblys via Getty Images)
該訴訟很快被駁回，理由是“對未來傷害的猜測性恐懼并不構(gòu)成足以賦予起訴權(quán)的事實上的傷害。”那年11月，LHC成功開啟——在一次早期嘗試的爆炸之后ATLAS和CMS探測器很快在粒子碰撞的碎片中發(fā)現(xiàn)了希格斯玻色子的痕跡。但是，到目前為止，LHC還沒有制造出黑洞。
為什么對Stephen來說——我想對Heuer來說也是——希望有可能在LHC產(chǎn)生黑洞并不是完全不合理的呢？我們通常認(rèn)為黑洞是大質(zhì)量恒星坍縮后的殘余。然而，這種觀點過于狹隘，因為任何東西如果被壓縮到足夠小的體積，都可能成為黑洞。如果碰撞將足夠的能量集中到足夠小的體積內(nèi)，即使是一個加速到接近光速的質(zhì)子-反質(zhì)子對在一個強(qiáng)大的粒子加速器中撞在一起也會形成一個黑洞。它肯定會是一個微小的黑洞，存在時間短暫，因為它會通過霍金輻射的發(fā)射而瞬間蒸發(fā)。
與此同時，如果斯蒂芬和豪雅制造黑洞的希望成為現(xiàn)實，這將標(biāo)志著粒子物理學(xué)家?guī)资陙硗ㄟ^不斷增加的能量碰撞粒子來探索更短距離自然的探索的結(jié)束。粒子對撞機(jī)就像顯微鏡，但重力似乎為它們的分辨率設(shè)置了一個基本限制，因為每當(dāng)我們試圖窺視一個越來越小的體積時，它就會觸發(fā)黑洞的形成。
在這一點上，增加更多的能量會產(chǎn)生一個更大的黑洞，而不是進(jìn)一步增加對撞機(jī)的放大能力。因此，奇怪的是，重力和黑洞完全顛覆了物理學(xué)中通常認(rèn)為能量越高探測距離越短的想法。建造越來越大的加速器的終點似乎不是最小的基本建筑塊——每個還原論者的終極夢想——而是一個涌現(xiàn)的宏觀彎曲時空。從短距離回到長距離，重力嘲弄了一個根深蒂固的想法，即物理現(xiàn)實的架構(gòu)是一個嵌套尺度的整潔系統(tǒng)，我們可以一個接一個地剝離它，以達(dá)到最小的基本組成部分。重力——因此時空本身——似乎擁有反還原論的元素。
那么沒有引力的粒子物理在什么微觀尺度上蛻變成有引力的粒子物理呢？(或者，換句話說，實現(xiàn)斯蒂芬制造黑洞的夢想需要多少錢？)這是一個關(guān)系到一切力量統(tǒng)一的問題，這一章的題目。尋找一個包含所有基本自然法則的統(tǒng)一框架已經(jīng)是愛因斯坦的夢想。它直接關(guān)系到多元宇宙宇宙學(xué)是否真的有潛力為我們宇宙的生命鼓勵設(shè)計提供另一種視角。因為只有理解所有粒子和力是如何和諧地結(jié)合在一起的，才能對基本物理定律的獨特性(或缺乏獨特性)產(chǎn)生進(jìn)一步的見解，因此人們可以預(yù)期它們在多元宇宙中的變化水平。
摘自《論時間的起源》。版權(quán)所有2023托馬斯赫托格。由企鵝蘭登書屋旗下的矮腳雞出版社出版。