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

2、，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“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，除了光线外，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

3、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

4、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    人造黑洞实验科学家表示，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

5、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

6、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

7、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。 其他方案光线黑洞理论    人造黑洞2009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

8、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。 付诸实践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

9、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实验室的“人造黑洞”，

10、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。” 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。 未来应用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