黑洞可以创造出来?!揭秘人为制造黑洞的方法!

[2015-07-17] 作者:世界未解之迷网 阅读量: 分享到_微信朋友圈:

  当然不是大黑洞。只是小小的造上一个。它非但不会把我们一口吞没,甚至还可以成为火箭的发动机。

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  “真是个馊主意!”你心想。因为你一定听过,黑洞的质量无比巨大,即使光也难逃它的引力束缚。一旦我们在实验室里制造出黑洞,它难道不会将那些赋予它生命的邪恶机器,连同疯狂的科学家和我们的行星一并吞没吗?当然不会。“宇宙吸尘器”这个污名根本就不应该戴在黑洞的头上,事实上,制造出一两个黑洞也许很好玩!

  理论上,“只需”将任意一团物质–比如一颗弹珠,或者整个月球–压缩得足够小,就可以造出一个黑洞。用力用力……哎呀,再加把劲嘛!目标是,使得构成物质的粒子非常贴近,彼此之间非常紧密,如此一来,它们相互施加的引力就会变得非常巨大,只有超越光速才能摆脱束缚!这只有在将最初的那团物质压到“史瓦西半径”以内才能办到,德国物理学家卡尔·史瓦西(Karl Schwarzschild)预言了这个临界值。比如弹珠的史瓦西半径只有光子大小的亿万分之一,而压缩到史瓦西半径的月球不过一粒砂子大小。既然根据爱因斯坦的理论,超越光速是不可能的,那么进入史瓦西半径的粒子就等于被彻底捕获了:一旦跨过这个门槛,它们只得继续前进。所以,就算此时你完全收手,按理来说,那团物质还会继续坍缩,直到凝聚成一个体积为零、密度无穷大的点。你不觉得奇怪吗?没错。事实上,物理学家也不确信这个极端压缩过程能够发生。但之后的情形已经不重要,因为缩小到史瓦西半径后,这团物质就已完全与世隔绝了。

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  无法回头的界线

  一条单向的界线出现了:包括光在内的一切物质,只要进入了这条界线,都将无法再回头。或者说,那个被你压缩的物质已经被包裹进了一个漆黑的罩子。而在德语中,“漆黑的罩子”就叫做schwarzschild,你说巧不巧!物理学家也将这条界线简称为“事件视界”。黑洞就此生成!

  在事件视界附近会发生一连串疯狂的事情。根据爱因斯坦的理论,引力能延缓时间流逝。例如在地球上,你的手表相对于一块不受任何引力作用的手表,每天累计延迟46微秒。而在事件视界附近,引力如此之大,以至于时间几乎完全停滞了!当然,在那里散步,就好像在悬崖边上捉迷藏一样危险,只要一步走错,就会被引力拉成一根细长的面条,“滋溜”一下,被吸到黑洞里头去。

  那就与事件视界保持距离好了,那就不会有任何问题。就算月球变成了一个黑洞(见下图),我们也完全不用担心地球会被吸入。月球只是再也看不见了而已。不过它的质量仍在,因月球引力引发的潮汐,连同其他所有现象都将一如往常。

  把黑洞放入火箭!

  将月球压缩成一粒砂子,这显然是一个不可能完成的任务。我们可以更实际一些,利用激光制造一个属于我们自己的黑洞。着名的E=mc2(还是根据爱因斯坦的理论)告诉我们,质量和能量是等价的。也就是说,物质无非就是“凝结的”能量,反过来,能量也可以“称重”。然而,与物质粒子不同的是,纯能量粒子,例如光子,能够多个同时出现在一点上。事实上,光子能够像鬼魅一样穿透彼此。正因为如此,当两束光交错的时候,我们并不会看到它们像交叠的喷泉一样,洒得到处都是。

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  理论上,只要我们将超能激光汇聚在一个点,也就是说,将足够多的光子挤压在一个极小的空间里,就可以制造出一个黑洞……好吧,但实际操作起来有一点难度:我们需要极其高能的光子,例如核爆炸产生的伽马射线,然而直到今天为止,还没有任何人能够制造出可以激发“这种小怪兽”的激光发射器。但未来或许可以实现!那时,我们就能造出数十万吨级的黑洞……

  造来干啥?这涉及到一位着名的英国物理学家史蒂芬·霍金(Stephen Hawking)。他认为,黑洞实际上并不是黑的,它们的温度与质量成反比,也会像“白炽体”一样发光。不断释放能量,它们会变得越来越轻(因为质能转化),这样就会越来越热、越来越亮,直到在最后一道光芒中蒸发殆尽。因此我们也可以把黑洞看作一场极其缓慢的爆炸,在此过程中,黑洞将它的全部质量转化成了光和热。只是爆炸所产生的闪光需要很长一段时间才能被观察到:由于万有引力的作用,黑洞附近的时间延迟效应尤其显着。而一场缓慢的爆炸,或曰“受控爆炸”,正好就是电厂或发动机运作的基础!

  假设我们制造出一个50万吨的迷你黑洞(其体积不会超过质子的千分之一),那么它将是一个无比闪耀的蓝白色光点,能够以300万亿摄氏度的高温持续燃烧一年以上。把它放在一面凹面镜前–就好像汽车前照灯和手电筒一样,我们就得到了一个光子流发射器,它的反作用力足以推动一艘宇宙飞船!要知道,当你打开手电筒的时候,你的手臂也的确会承受一个反作用力,但你感觉不到它的存在,因为它真的微不足道。在“大手电筒”的帮助下,黑洞发动机的推力可达12.25亿牛顿,大约是“阿丽亚娜”火箭的100倍。这样一个黑洞发动机持续工作一年,飞船的速度将会变得非常惊人。再也不用好几年,只需要几天,我们就能到达太阳系的任何行星。

  只有一个小问题,它刹不了车:这台发动机无法关闭!实际上,只有当黑洞完全蒸发后,它才会停下。那时,飞船已经到了太阳系远郊,比冥王星还远4倍的地方。换句话说,前不着村后不着店,一个无名之地。因此,最后的忠告:如果你要制造一台黑洞发动机,那就先想一个能够让它停下来的办法!

  

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