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人类物理实验或许能吞噬整个宇宙?什么会拥有如此恐怖力量?

发布时间:2018-11-08 10:55:31  作者:宇宙探索  来源:宇宙探索  阅读:143

    人类物理实验或许能吞噬整个宇宙?什么会拥有如此恐怖力量?
      英国皇家天文学家马丁·里斯爵士(Martin Rees)在他的新书“关于未来”(On the Future)中发出了一条黑暗的警告。在评估人类面临的各种威胁时,他将注意力转向了旨在探索自然规律的粒子加速器实验。他写道:“一些物理学家提出了这样一种可能性,即这些实验可能会做更糟糕的事情--毁灭地球,甚至毁灭整个宇宙。”
      在里斯描述的一种当前或未来的情况下,在加速器内撞击的粒子可能释放出一些“奇怪的物质”,使地球收缩成一个直径300英尺的球体。在另一个实验中,这些实验可能创造出一个微小的黑洞,从内部无情地蚕食我们的星球。在里斯描述的最极端的情况下,物理灾难可能导致空间本身衰变成一种新的形式,从这里到最远的恒星都会被抹去。
      里斯承认,这些世界末日事件不太可能发生,但“考虑到利害关系,它们不应被忽视。”他发出警报是对的吗?风险到底有多严重?
      长期以来的担忧
      里斯遵循了一个长期的传统,告诫说现代技术可能会导致灾难。在1945年第一颗原子弹的测试中,物理学家阿瑟·康普顿担心爆炸可能会点燃地球的大气层。1969年,当阿波罗11号宇航员从月球返回时,美国宇航局对他们进行了隔离,以防他们携带致命的太空疾病。
      2008年,一位名叫沃尔特·瓦格纳(Walter Wagner)的退休核安全官员提起诉讼,阻止大型强子对撞机(LHC)的运行。大型强子对撞机是位于瑞士和法国边境的粒子加速器。他列举了与里斯所列类似的担忧。美国第九巡回法院驳回了这一案件,裁定“对未来伤害的投机恐惧并不构成伤害”。
      一个物理学家小组已经评估了2003年发生灾难性事故的可能性,他们在2008年又回到了这个问题上。两次他们都发现风险无关紧要。“大型强子对撞机肯定是安全的。”运行对撞机的欧洲核子研究中心(CERN)的发言人阿诺德·马索利尔(Arnod Marsollier)说,“每天都有宇宙射线(来自外层空间的亚原子粒子),其能量远远高于我们用对撞机所能产生的能量。我们只是在实验室里做一些在自然界中,包括在我们头顶上的大气中,经常发生的事情。“
      马索利尔的意思是,作为一种安慰,但它导致了一种相关的恐惧:如果我们人类无法摧毁自己,那么自然物理灾难会代替这个工作吗?
    人类物理实验或许能吞噬整个宇宙?什么会拥有如此恐怖力量?
      1984年,两位物理学家在不经意间引发了这样的焦虑,他们发表了一项理论,即普通物质如果受到足够的能量和压力,就可以变成一种被他们称为“奇异物质”的新物质。根据它的性质,奇异物质可能会改变它所接触到的一切,消灭我们所知道的世界。
      德国海德堡理论研究所的物理学家安德烈亚斯·鲍斯维恩(Andreas Bauswein)对奇异物质的概念非常感兴趣,他正在积极寻找这种物质。不过,即使他找到了令人信服的证据,他也不认为奇异物质会构成多大威胁。地球已经存在了数十亿年,暴露在来自宇宙射线的高能粒子中。
      鲍斯维恩认为,最有可能发现奇异物质的地方不是在这个世界上,而是在被称为中子星的超高密度恒星尸体上。这些天体上的条件可能会极端到足以把它们变成“奇异恒星”。鲍斯维恩说,如果两颗奇怪的恒星发生碰撞,由此产生的爆炸将具有独特的外观。
      爱因斯坦望远镜,一个引力波观测站,可以揭示这一奇怪理论是否有任何的基础。“这将准确地提供敏感性,以说明是否合并涉及奇异物质。”鲍斯维恩说。幸运的是,在靠近地球的任何地方都没有潜在的奇异恒星,所以我们应该很好地避免了伤害。
      结论:奇异物质不会杀死我们,但它可能阐明物质的本质。
      黑洞造成的死亡似乎比奇异物质造成的死亡更有可能发生,因为黑洞是真实存在的这一事实已经得到了很好的证实。离地球最近的黑洞距离地球不到3000光年,几乎不比你晚上看到的一些恒星更远。里斯描述的那种微型黑洞则是另一回事。现在,他们只是一个猜测的问题。
      从2001年开始,布朗大学的物理学家格雷戈·兰斯伯格(Greg Landsberg)提出理论,大型强子对撞机可能会产生这样的微型黑洞。尽管听起来有些反常,但他实际上是希望这样的事情发生。“最初的想法是,这样一个黑洞将很快蒸发。”他说。其结果将是一个独特的粒子爆炸,可以提供关于引力的独特信息,以及它与其他自然力的关系。
      令兰斯伯格失望的是,大型强子对撞机没有发现微型黑洞的迹象。他表示:“最有可能的是,预测它们在大型强子对撞机(LHC)范围内的模型,在本质上根本没有实现。”但他又补充了一个警告:也可以想象微型黑洞确实存在,但我们不知道如何探测到它们。
      看不见的微型黑洞可能在周围漂浮的想法似乎令人不安,但兰斯伯格也对任何担忧不屑一顾。他说:“如果这样的碰撞有可能创造出一个寿命足够长的黑洞,在它周围聚集物质,我们就会在宇宙中看到比我们观察到的多得多的黑洞。”
    人类物理实验或许能吞噬整个宇宙?什么会拥有如此恐怖力量?
      陷入宇宙崩溃。
      与真空的崩溃相比,奇异物质和黑洞算不了什么,真空的崩溃不仅会摧毁我们的星球,还会摧毁我们所知道的物理定律--最终的世界末日。北卡罗莱纳州立大学的物理学家凯蒂·麦克(Katie Mack)将其描述为“一种快速、干净、高效的毁灭宇宙的方法”。
      这个想法是这样的:空的空间并不是真正的空,而是充满了与定义宇宙的场和粒子相关的能量。麦克解释说,如果这种能量存在于不稳定状态(称为“虚假真空”),那么它可能突然转变成另一种形式。
      真空坍塌就像冬夜的湖面结冰。这种转变将从一个地方开始,直到一切都被冻结,只有在虚假真空的情况下,传播的东西才不会是冰,而是一种体现新的物理定律的新型空间。理论认为,一旦真空在某个地方开始崩溃,扰动就会向四周扩散,摧毁它所接触到的一切。
      就像奇异恒星和黑洞一样,真空中的任何崩溃都可能是人类无法控制的。马克说:“我们还没有发现任何机制可以让粒子实验达到这样的极限能量,因为宇宙射线的威力是大型强子对撞机的十亿倍,显然还没有摧毁整个宇宙的能量。真空衰变是高度不确定的,因为,我们还不知道它是否可能。”
      里斯在他的书中提出了同样的观点,引用这样的不确定性作为在我们的物理实验中谨慎进行的理由。但是,如果主要的风险来自自然本身,就像物理学内部人士几乎一致得出的结论一样,那么评估它们的唯一方法就是研究它们。
      本着这种精神,麦克希望LHC及其后继者的研究能够对真空的工作原理以及它是否真的会崩溃产生重要的见解。他说:“对我来说,真空衰变是最有趣的方式。”
      有一件事是肯定的:如果真的发生了,你就没有时间为此烦恼了。真空衰变会以光速移动,所以它会在没有警告的情况下到达。你看到它的那一刻也是你死去的那一刻。