多維空間研究新進展:微觀黑洞

韓珂


【正見網2002年04月06日】

人類對黑洞的經典設想是一個遙遠、龐大的不發光天體,吞噬經過它周圍的任何物質,甚至包括光線。近來有些物理學家提出了可能存在的另一種形式的黑洞,即一種極其微小、輕微形式的微觀黑洞。當極其高能量的宇宙射線與大氣層氣體分子碰撞時產生。它隨即立即衰變,產生無害的次級粒子,穿落到地面,穿過我們的身體。

這一猜想若被證實,也將會證實物理學界另一種看起來更加難以置信的理論,認為除了我們熟悉的4維時空,還有其它可被觀測的多維空間。

自1970年以來,隨著超弦理論的發展,人們對多維空間的興趣日增。但其他維空間在超弦理論中是如此的微小,以致現有的技術不可能探測到它。約4年前,3個理論物理學家(史丹福大學理論物理學家Savas Dimopoulos et.al.)大膽提出,也許一些其他維空間沒有被完全禁閉,甚至某一維空間尺度會大到半徑1mm。這一理論的提出不僅使微觀黑洞的形成成為可能,而且也為人們尋找其他維空間找到了一條可能的方法。因為在大的其它維空間,物體間的吸引力會變得異常強大,甚至可能會把物質和能量壓縮到塌陷成為一個微觀黑洞! 而微觀黑洞若被實驗探測到,也就等於證明了其它維空間的存在。

一些研究人員已開始尋找微觀黑洞存在的可能跡象,即微觀黑洞在大氣層引起的特殊粒子簇射。2002年1月14日的Physical Review Letters上麻省理工學院理論物理學家Jonathan L. Feng和他的同事估算地球大氣層每分鐘產生幾個微觀黑洞。新的宇宙射線探測器正在阿根挺建造,預計每年探測到幾十個微觀黑洞事例。

下一個可能發現微觀黑洞的地方是預計2007年開始運行的歐洲日內瓦新的強子對撞機(Large Hadron Collider),在那裡極高能量的質子對頭碰撞後,將可能產生微觀黑洞。Savas Dimopoulos和他的同事在2001年10月15日的 Physical Review Letters 預言,歐洲日內瓦強子對撞機將可能會每秒產生一個微觀黑洞! 去年秋天, 另外幾個研究人員也獨立的得出類似的結論。

其實,目前人類對微觀黑洞及其它維空間的認識還停留在理論探索階段,更不用說再去推測其它維空間的物質的構成及其運行規律了。多維空間也許將很快不再是幻想。它將打開現有科學的思維框架,使人類對這個客觀世界的認識發生根本的變化。


參考文獻

1. Dimopoulos, S., and G. Landsberg. 2001. Black holes at the Large Hadron Collider. Physical Review Letters 87(Oct. 15):e161602. Abstract available at http://link.aps.org/abstract/PRL/v87/e161602.

2. Feng, J.L., and A.D. Shapere. 2002. Black hole production by cosmic rays. Physical Review Letters 88(Jan. 14):e021303. Abstract available at http://link.aps.org/abstract/PRL/v88/e021303.

3. Weiss, P. 「The Black Hole Next Door」, Science News Vol. 161, No. 12 (March 23, 2002). Available at http://www.sciencenews.org/20020323/bob9.asp

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