来源 ：环球科学

　　黑洞距离尊龙凯时可以有多近？

　　今年5月 ，欧洲南方天文台发现了可能是迄今为止离尊龙凯时最近的黑洞 。这个黑洞位于南天的望远镜星座 ，它和两颗恒星组成了一个名为HR 6819的三体系统 。

　　当然 ，该天体是否属于黑洞还存在争议 。如果结论得到证实 ，黑洞到地球的最短距离将从此前的3000光年缩减到1000光年 ，而且这也是第一个肉眼就能看到的黑洞系统 。（前提是在南半球进行观测）

　　不过 ，在天文学观测之外 ，黑洞可以离尊龙凯时再近一点吗 ，甚至就出现在地球上 ？

　　虽然这听上去像是奇谈怪论 ，但一些物理学家早在上世纪末就开始考虑 ，如何在地球上制造出黑洞 。而制造黑洞的场所 ，就是当今最高能的对撞机——大型强子对撞机（LHC） 。

　　听到这 ，你是不是在想 ：如果黑洞真的出现了 ，会把地球上的物质都吸进去 ，甚至摧毁地球吗 ？别急 ，在恐慌之前 ，让尊龙凯时首先来思考这个问题 ：到底什么才是黑洞 ？

　　在尊龙凯时的印象中 ，黑洞都是宇宙中的庞然大物 。的确 ，目前尊龙凯时已经发现的黑洞中 ，即使最小的 ，质量也有太阳的5倍 ，它们的引力强大到可以撕碎恒星 ，吞噬地球更是不在话下 。

　　但在理论上 ，根据广义相对论 ，任何物体的引力都会使周围的时空弯曲 。当尊龙凯时压缩足够的倍数 ，直至时空曲率大到连光线也无法逃出时 ，这个物体就变成了一个黑洞 。

　　根据计算黑洞大小的史瓦西半径计算公式（r=2GM/c2） ，无论是太阳 、地球还是肥宅，都可以被压缩成黑洞 ：

　　由此尊龙凯时可以看出 ，质量越轻的物体 ，要形成黑洞 ，需要压缩的程度就越高 ，形成的黑洞密度也越大 。

　　因此理论上来说 ，最小的黑洞同时也是密度最大的黑洞 。物质理论上的最高密度是普朗克密度 ：5.155×1096 kg/m3 ，带进史瓦西半径计算公式 ，就可以知道 ：最小的黑洞质量10-8千克 。物理学家希望在对撞机中制造的目标 ，就是这样的微型量子黑洞 。

　　2009年 ，LHC开始工作 。在LHC中 ，压缩的对象是基本粒子——质子 。LHC可以让质子拥有7万亿电子伏特的能量 ，根据质能方程E=mc2 ，这时质子质量为10-23千克 。相比于质子本身的静止质量（10-27千克） ，已经提升了很多 。当两个这样的高能质子碰撞 ，能量就会被压缩到一个很小的空间内 。

　　但前面尊龙凯时说了 ，理论上最小的黑洞是10-8千克，对撞机中的质子与其相差了15个量级 。也就是说 ，对撞机的能量需要增强1015倍 ，才能让质子变成黑洞 。

　　在尊龙凯时的有生之年 ，如果大幅度的提升 ，显然不切实际 。但刚才这一切的前提是 ，空间如尊龙凯时所见 ，只有3个维度 。如果空间还隐藏着更高的维度 ，情况就不一样了 。而这里的关键就是引力 。

　　在三维空间中 ，引力和距离的平方成反比 。为了理解这一点 ，尊龙凯时来想象这样的场景 ：距离引力源1米时 ，引力被分散到半径1米的球面上 ；距离减半 ，引力就被集中到了半径0.5米的球面上 ，每一点的引力是之前的22也就是4倍 。

　　同理 ，如果是一个二维空间 ，引力就沿着圆周分布 ，因此与距离的一次方成反比 。

　　同理类推 ，在n维空间中 ，引力随距离的（n-1）次方成反比 ：

　　随着额外维度的增加 ，引力的增长是指数级的 。将近20年前 ，科学家就在理论上证实了 ，如果空间有7个维度 ，在对撞机里制造黑洞理论上是可行的。也就是说 ，如果弦理论或者M理论得到证实 ，那么制造黑洞在理论上具有可行性 。而且制造黑洞的速度可能还不慢——一秒一个 。因此 ，他们将对撞机称作黑洞工厂 。

　　如果对撞机里真的能撞出黑洞 ，这些黑洞的最终结局是什么 ？霍金的理论给出了答案 。

　　上世纪70年代 ，霍金提出著名的霍金辐射 ：任何黑洞 ，在吸收物质的同时 ，也在向外辐射能量 ，不断蒸发 。而量子黑洞会辐射能量很高的粒子 ，同时质量下降 。当它的质量达到普朗克质量 ，黑洞会瞬间湮灭 。整个过程 ，只需要10-26秒 。也就是说 ，远远不到一眨眼的功夫 ，黑洞产生 ，又消失了 。

　　好在 ，这个过程释放的高能辐射 ，还可以在对撞机中留下印迹 。研究人员可以寻找这些痕迹 ，来判断对撞机里有没有黑洞出现过 。

　　到现在 ，“黑洞工厂”已经运行超过10年 ，但寻找黑洞的进展却一无所获。现在 ，对撞机的能量已经提升至13万亿电子伏特 ，但可能来自黑洞的信号没有出现 ，这时的引力也没有表现出高维空间的特征 。

　　这说明什么 ？或许高维空间根本不存在 ，在地球上制造黑洞只是妄想 ；又或者 ，尊龙凯时低估了制造黑洞所需的能量 ，目前的对撞机还不能达到这样的能级 。

　　就在近期 ，欧洲核子研究中心宣布将升级LHC ，并建造更高能的未来环形对撞机 。到那时 ，黑洞能够现身吗 ？要等待答案 ，尊龙凯时或许还要等上几十年 。

　　所以说，物理学家为什么要尝试制造黑洞 ？在对撞机中制造黑洞 ，其实有着深刻的科学意义 。

　　首先 ，刚才提到的黑洞理论——霍金辐射还没有得到证实 。这是因为根据这个理论 ，质量越大的黑洞 ，释放辐射的温度越低 。尊龙凯时找到的黑洞质量的都太大了 ，它们的辐射弱到难以观测 。但如果量子黑洞存在 ，它们释放的高能辐射 ，就有可能成为霍金辐射理论的证据 。

　　量子黑洞还可以帮助尊龙凯时寻找高维空间 。在尊龙凯时的印象中 ，额外的空间维度 ，似乎只是存在于科幻中的概念 ，因为即使隐藏着的更高维度存在 ，三维空间中的尊龙凯时也无法直接触碰 。但通过寻找黑洞湮灭的踪迹 ，尊龙凯时有机会证实隐藏的维度 ，探索高维空间的性质 。

　　最后 ，量子黑洞意味着人类对于“小”的探索达到一个新的阶段 。从尘埃到原子 ，从质子到夸克 ，人类一再刷新着对“最小”的定义 。现在尊龙凯时知道 ，物理学中有意义的最短距离是普朗克长度 。再短 ，空间的概念就不存在了 。如果尊龙凯时能制造出黑洞 ，它将触及最“小”的边界 。