人類也許永遠不可能製造出任何真正的人造引力(史瓦西)黑洞

來源: 董申章 2011-02-27 09:30:56 [] [博客] [舊帖] [給我悄悄話] 本文已被閱讀: 次 (372242 bytes)

人類也許永遠不可能製造出任何真正的人造引力(史瓦西)黑洞

             張  洞  生          Email: zhangds12@hotmail.com
請上此網查看原文。http://www.sciencepub.net/academia/0104.[AcademiaArena, 2009;1(4):42-54]. (ISSN 1553-992X).原文格式為pdf,數學公式和表格都非常清楚。謝謝。

內容摘要】:30多年來,各國的一些科學家發表了對人造黑洞許多聳人聽聞的不適宜的言論和文章。 或者其中某些科學家隻憑自己的主觀臆想而談論人造黑洞,他們對真正的引力黑洞的特性並未作認真的研究,對各種真正的引力黑洞的物理參數的準確數值也沒有作詳細的計算。 絕大多數科學家們熱衷於新的時髦理論,如弦論,膜論,多維理論等。而忽視運用經典理論,如廣義相對論的史瓦西解,霍金的黑洞量子輻射理論等。然而,黑洞是經典理論的產物,隻能用經典理論來解釋和計算。而某些實驗科學家有可能為達到自己的特殊目的而製造人造黑洞的虛假新聞。因此,他們都有意或者無意地用不適當的公式所計算出來的參數值並非真正的引力黑洞所應有的數值,從而混淆了引力黑洞與由高能量粒子和高能量粒子團漿形成的火球的原則性區別,混淆了大眾的視聽。

  本文中所用的基本公式是廣義相對論的史瓦西解和幾個霍金的黑洞量子輻射公式,運用這些公式對大小不同的黑洞的各種物理參數作出詳盡的計算和解釋,以便人們可以從正確的數據中認識到也許人類將永遠無法製造出真正的引力(史瓦西)黑洞。 

 

關鍵詞】:人造黑洞;真正的人造引力(史瓦西)黑洞;各種引力黑洞在其視界半徑上的參數;引力黑洞與非引力黑洞的區別;人類不可能製造出人造引力黑洞;


 前言】:前些年,某些俄羅斯科學家宣傳要製造名為歐頓”( Otone)的人造迷你小黑洞。1歐頓的質量約等於40個原子質量。即1 Otone = 40´1.67´10-24g»10-22g. 俄羅斯科學家阿力山大陀費芒柯(Alexander Trofeimonko)指出迷你小黑洞可以在實驗室內製造出來作為黑洞炸彈,可以殺死上百萬的人。它還說,50 ~ 60年後,就是歐頓世紀。它還宣稱,迷你小黑洞在地球內部會引燃火山的爆發,在人體內會引起自燃的爆炸,等等。.[1]20011月,英國的理論物理學家伍爾夫裏昂哈特(Wolf Leonhart)宣布他和他的同僚會在實驗室製造出一個黑洞.[1]    

 

  3/17/2005, BBS 報告稱位於紐約的布魯克海文國家實驗室(Brookhaven National Laboratory in New York)的相對重離子對撞機 (RHIC—Relative Heavy Ion Collider) 使2個金-核子以接近光速產生對撞所產生的火球與微小黑洞的爆炸很相似.[2][3][4] 當金-核子相互撞成粉碎時,它們碎成誇克和膠子微粒所形成的高溫等離子漿球,其溫度比太陽表麵的溫度高300.[2][3][4] 火球的製造者霍納圖納斯塔斯教授(Prof. Horatiu Nastase of Brown University inProvidence of Rhode Island) 我們計算出來孤立子(微小黑洞)的溫度達到了175.76MeV,火球的實驗室溫度值176 MeV 相比較極其接近,其壽命大約為10--24s. [2][3][4]他說: “有一種不尋常的情況發生。火球所吸收的噴射的粒子比計算所預計多10倍還多.”[2][3][4] 布朗大學的科 學家認為入火球 核心的粒消失後 隨即作為熱輻射再出現,恰似物質墜入黑洞又以霍金輻射發射出 來。 然而,即使等離子漿球是一個黑洞,也不會造成威脅。 因為在如此小的能量和距離的情況下, 引力在一個黑洞中並非 是統治力量。”[4]【附注:對上述實驗報告數據的詳細分析見下麵第II節】 

 

  英國著名的宇宙學家馬丁•裏茲 (MartinReez) 在他的名為《最後的世紀一書中預言 “人造黑洞” 是地球 未來10個最大災難中之頭一名.[2]

 

  某些希臘和俄羅斯的科學家們在2003年提出高能量宇宙射線在我們大氣中對粒子和分子的碰撞產生了無數短命的微小黑洞,其質量約為10´10-6g ,其壽命約為10-27s.他們還指出,當2007年新的歐洲粒子物理實驗室的超級強子對撞機 (the new Super Hardon Collider ofEuropean Particle-physical Laboratory )成功地工作後,其極強大的能量將在每天製造出成千上萬個微小黑洞.[5]

 

  最新消息:[12] 2008-09-1010:03:08。 今日這台位於歐洲核研究組織(CERN)的機器--大型強子對撞機(LHC)實驗可能引發世界末日。英國《泰晤士報》網站:該項目的反對者認為,大型強子對撞機所釋放出的超強能量可能會製造出一個黑洞,它要麽會吞噬地球,要麽產生一種奇子,能將地球變成一團奇異物質. [12]【附注:由於沒有發表對撞實驗結果的正式報告,現在無法對實驗置評】

 

 

I. 引力(史瓦西)黑洞(BH)在其視界半徑Rb上各個參數的5個基本守恒公式 

 

  本文中所論證的黑洞僅僅限於史瓦西 (Schwarzchild)黑洞,即無電荷,無旋轉的球對稱的真正引力黑洞。所有引力(史瓦西)黑洞(BH) 在其視界半徑上各個參數值之間的關係必須完全準確地符合下麵的5個守恒公式。凡不符合這些守恒公式者就不是史瓦西引力黑洞。

   按照廣義相對論 (GTR) 的定義,由於時空在黑洞內的極大彎曲,使光線被束縛而無法逃出黑洞。史瓦西對廣義相對論的解,得出球對稱無旋轉無電荷黑洞質量Mb和視界半徑Rb的關係公式如下,

 

1. 史瓦西黑洞公式:Rb =2GMb/C2 or C2=2GMb/Rb[6][7][8  (1a)

  公式(1a) 是任何一個真正的史瓦西)黑洞存在的必要條件。任何一個黑洞在其存在期間內會不停地發射霍金量子輻射,其量子輻射在視界半徑Rb上的溫度Tb的公式如下,

 

2》。.霍金公式:Tb = (C3/4GMb)´(h/2πκ)≈ 0.4´10-6Mθ/≈ 1027/ Mb[6][7][8]  (1b)

 

3。霍金的黑洞壽命τ b的公式如下,

  τ b ≈ 10-27 Mb3(s) [6][7] [8] (1c)

  粒子和輻射及熱能在黑洞視界半徑Rb上和其它情況下可互相轉變的公式如下,

   E = mC2, E =kT, E = Ch/2plm = kT/ C2  (1d)

  黑洞的球體公式如下,rb黑洞的平均密度,

  Mb = 4prb Rb3/3   (1e)

 

4. 如果mss是黑洞視界半徑Rb上的霍金量子輻射的對等質量,則根據(1d)式,

   mss = kTb/C2   (1f)

   在上麵的公式中,Mb黑洞的質量,Rb- -黑洞的視界半徑,Tb--黑洞在視界半徑Rb上的溫度,即閥溫,ρb黑洞的平均密度,κ波爾茲曼常數,h—普郎克常數,E一個粒子或輻射的能量,

  由公式(1b)(1f),可以得出,

 

5. mssMb =(hC/8πG)= 1.187´10-10g2 [6][7]  (1g) 

  上麵的5個基本公式規定了任何黑洞的各個參數在其視界半徑上的普遍的守恒關係,各個參數與Mb之間的關係都是單值的。(1g)式保證了Mbmss 的引力在視界半徑Rb上與熱壓力的平衡。

  在極限的情況下,在黑洞視界半徑Rb上的最大霍金量子輻射mss = 最小黑洞質量Mbm,所以,

  mss= Mbm= (hC/8πG)1/2=1.09´10-5g. [6][7][8]  (1h)

 

    然而,普郎克粒子mp =(hC/8πG)1/2.所以,當mss= Mbm時,最小黑洞Mbm即進入到普郎克量子領域,在此領域,時空是不連續的,廣義相對論是失效的。由廣義相對論所定義的黑洞理論必然也是無效的。[8]

   mss= Mbm = mp =(hC/8πG)1/2=1.09´10-5g.   (1i)

   Mbm作為普郎克粒子mp時,其產生和湮滅的時間應等同於基本粒子Compton Time tc,而tc ts,

    t =2GMbm/C3  (1j)

 

6》。結論:上麵5個公式(1a)(1b)(1c)(1f)(1g)就是史瓦西黑洞在其視界半徑上各個參數值之間必須遵守的5個基本守恒公式。可見,各個參數值之間的關係都是單值的準確關係。因此Mbm <1.09´10--5g的黑洞是不可能出現和存在的,因為在此情況下,必然造成mss> Mbm,使Mbm和其它參數之間的關係必然不符合上述5個守恒公式。所以,Mbm =1.09´10-5g的史瓦西黑洞就是在極限狀況下的宇宙最小黑洞。

 

  為了便於後麵的計算,由公式(1a) (1b)可得出,

   Mb / Rb =C2/2G≈0.675´1028g/cm≈1028g/cm  (1aa)

  Tb ´Rb= (C3/4GMb)(h/2πκ)(2GMb/C2) = Ch/4πκ ≈ 0.1154 cmk   (1ba)

 

  在作者以前所發表的文章對黑洞的新觀念和新的完整論證:黑洞內部根本沒有奇點 [6]一文中,作者論證了:如果隻看黑洞參數在其視界半徑上的關係,則黑洞是宇宙中最簡單的實體。從上麵的公式中可以看出,其各個參數之間的關係都是簡單和單值的關係。比如說,當黑洞質量Mb被確定後,其它的各個參數Rb Tb ρb mss等也就跟著被單值而唯一的確定了。而且也證明了我們宇宙中不可能存在小於Mbm=1.09´10-5g的真正的引力黑洞。因為當任何一個大小的黑洞因發射霍金輻射而收縮時,其收縮的極限隻能是最大的mss等於最小的Mbm,不可能發生mssMbm 的事件。因此,最小黑洞Mbm=1.09´10-5g就隻能在達到Mbm= mp時,在普郎克領域(Planck Era)爆炸消亡.[6][7]

 

 

II.】。 3/17/2005 BBC 有關人造黑洞新聞報道的評論:兩個金核子以光速在紐約的RHIC 上的對撞根本不可能產生一個真正的引力(史瓦西)微小黑洞(BH)。人類也永遠不可能製造出來小於宇宙最小黑洞Mbm= 1.09´10-5g的引力黑洞。

 

1. 對於一個具有速度v, 的粒子mo ,其總能量E 表示如下, mo粒子的靜止質量,

    E = mov2/2+ moC2 [9]  (2a) 

    假設2個金核子AuRHIC上以接近光的速度v 對撞後形成一個火球Moau一個金核子Au 的質量,

   2Moau  = 197 H ´2 = 2´197´1.66´10-24g= 6.58´10-22g

     (2a),可以得出在RHIC上所產生火球的總能量-質量Eau是,

  Eau = 2Moauv2/2 + 2MoauC2» 3MoauC2 = 1.5´6.58´10-22´(3´1010)2= 0.89erg = 6.242´1011 ´0.89eV= 555GeV =  555´109´4.46´10-26kW*h= 2.5´10-14kW*h     (2b)

 

 在理想情況下,一個火球粒子可能達到的最高溫度Tau 為,

  Tau = Eau/k = 0.89erg/1.38´10-16 1017k   (2c)

     Er—RHIC 為發射2個金核子對撞所必須消耗的能量,

    Er =Eau/3 »555GeV/3» 185GeV = 0.8´10-14kWh  (2d)

 上式表明,如果人類要成功地在對撞機上以接近光速使粒子對撞而製造出一個總能量-物質為mo 的人造史瓦西微小 黑洞,那麽,對撞機終端輸出的能量Er至少要達到

 

 Er»moC2/3    (2e)  

 於是,Mbau是由上述2個金核子在RHIC 對撞後產生的微小黑洞的質量即假設所產生的火球是一個微小引力黑洞按照I節中的黑洞有關公式,可計算出該假火球黑洞的其它參數的數值如下

 

 Mbau假設的火球黑洞的質量

   Mbau =3Moau=3´197´1.67´10-24g = 9.87´10-22g, 如果Mbau火球是史瓦西黑洞,則該黑洞的其它參數是,

   從公式(1aa), 其視界半徑應該是,Rbau=Mbau/0.675´1028=1.5´10-49cm,

   從公式(1ba), 其其視界半徑上的溫度應該是,Tbau =0.1154/Rbau = 0.77´1048k,

 從公式 (1c), 該黑洞的壽命應該是,τ bau≈ 10-27 Mbau3(s) = 10-27 ´ (9.87´10-22)3 » 10-90s

  從公式 (1e),黑洞的平均密度應該是,rbau = 3Mbau/(4pRbau3) » 0.7 ´ 10125g/cm3

  從公式(1d), 黑洞解體時熱輻射的總能量應該是,Ebau = kTbau=1.38´10-16´ 0.77´1048k=1032erg,  

  從公式(1g), 黑洞的霍金輻射質量mss應該是,

  mss Mbau = (hC/8πG) = 1.187´10-10g2,即。

   mss =1.187´10-10/9.87´10-22=1011g.。可見,mss>> Mbau, 

   所以Mbau火球不可能是一個微小的史瓦西黑洞。

 

  從上麵史瓦西微小黑洞Mbau所計算出來的其它各個參數Rbau, Tbau, Ebau  τ bau的數值可以看出來,它們已經極大地超出(小於)普郎克領域的起始值,而深入到人類永遠無法知道和探測到的普郎克領域的內部。因此,在RHIC上所產生的火球絕對不是一個真正的史瓦西微小黑洞。【附注:普郎克領域的起始值為,普郎克質量mp= 10-5g, 普郎克時間tp = (Gh/2πC5)1/2 = 0.539 ´10-43s,普郎克普郎克尺寸lp= t p´C =(Gh/2πC3)1/2= 1.6´10-33cm,  [7]  

 

   假設在RHIC 製造出來的火球Nastase教授所說,吸收了10倍多的噴射出來的粒子後,如果火球成為一個真正的史瓦西微小黑洞,其各個參數值相應地改變如下,M10 = 10Moau

  M10 = 10Moau= 10´9.87´10-22g = 9.87´10-21g, R10 = 1.5´10-48cm, T10 = 0.77´1047k, t10 » 10-87s.

 

2》。. 可見,Prof. Nastase 所探測到的火球的數值離開一個真正的史瓦西微小黑洞的數值相差太大,所以,吸收了物質粒子的火球也絕對不是一個真正的史瓦西微小黑洞Prof.Nastase所計算出的火球的溫度是176MeV,相當於2´108k, “火球的壽命僅10-24秒。火球的表麵溫度, Tsur = 300 ´5,800 (太陽表麵溫度) »1.74´106k

 

 第一.在RHIC顯示的火球的壽命是10-24s,按照公式(1c), 具有如此壽命的黑洞,其質量M24應是,10-24» 10-27´ M24 3,  M24 »10g. 而絕對不是火球的質量Mbau = 9.87´10-22g,顯然M24是太大了,那麽,火球的壽命10-24s表示什麽意思?其意思就是表示由金核子組成的火球10-24s後解體消失了,而不是作為一個有更短壽命的黑洞而消失。而且真正的史瓦西微小黑洞的消失必然會產生極其強烈的爆炸和向周圍散開發射出高能量的g-射線爆,而不可能成為一個可以觀測到的火球顯然,所為黑洞消失的強烈爆炸特征沒有被觀測到火球相對安靜的消失而未產生g-射線爆表示它遠未達到一個同等質量的真正微小引力黑洞所必須具有的高能量。

 

  第二.Prof.Nastase從碰撞實驗中計算出來的孤立子”(即被Nastase教授稱之為黑洞)的溫度176MeV所表示的什麽意思?在人們的眼中看了,在RHIC上兩個金核子的碰撞似乎像兩個內部毫無間隙的由197個中子(質子)組成的金核子剛體之間的碰撞。其實,這是以宏觀世界的觀點來看微觀世界所造成的錯覺而實際上,兩個以接近光速的金核子的碰撞隻是其中的不同對的中子和質子中的一對誇克和餃子在不同的瞬時所產生的不連續的碰撞和糾纏,而它們之間的間隙是很大的,因此,在某一瞬時,實際上隻有一對中子或質子中的誇克發生正麵的碰撞和膠子的碰撞和糾纏而大部分其餘中子和質子中的誇克和餃子並沒有產生碰撞,而其中的小部分隻是在被那對碰撞的誇克俘獲組成一個火球而已。假設Epk 是金核子中一個誇克和餃子的動能,誇克和餃子的質量是mq = mp/3, mp是質子質量。則,

 Eqk = mqv2/2 » mqC2/2=mpC2/6 =1.67´10-24´ (3´1010)2/6 = 2.5´10-4erg = 2.5´10-4´6.242 ´1011eV= 15.7´107eV= 157MeV, 

 

 可見,Eqk » 176MeV (如上Nastase教授所計算的).

  可見,Nastase教授所計算出來的176MeV並不是他所稱的黑洞的溫度,隻不過是金核子中一對接著一對的誇克和餃子的動能在直接對撞中轉變成高能熱輻射Eqk » 176MeV而從火球中發射出來,與其相對應的溫度»Eqk/k»1012k其全部能量如果集中在膨脹的瞬間,相對應的波長»10-13cm, 即可變為較低能的g射線.。而實際上那碰撞後失去動能的誇克和膠子,從微觀上看正如球體碰撞。隻能形成為高溫等離子漿球的火球,它們之間的相互連續地纏繞和摩擦的運動形成了火球的溫度Tsur,等於300倍太陽表麵的溫度,即Tsur=300 ´5800 =1.74´106k。所以在多對金核子的連續碰撞過程中,它們形成一個高溫熱輻射火球,其高溫所對應的輻射波長lsur

 

 lsur = Ch/(2kTsur) = 3´1010´6.63´10-27/(2´1.38´10-16 ´ 1.74 ´106)= 1.3´10-7cm.

 這就是說,根據火球的表麵溫度,它所連續發射出來的熱輻射應該是可見光或紫外線。由此可見,火球並不是一個真正的引力黑洞。

  

   第三.假如火球是一個真正的引力黑洞,如上麵所計算,它的壽命隻能有10-90s,而不是如Prof. Nastase所觀測到的10-24s它也不可能對人類造成任何傷害,因為它的壽命過分短暫,無法吸收外界物質而長大,因為它隻能以光速飛行10-80cm的極短距離後解體消亡。而Prof. Nastase所觀測到的火球的壽命是10-24s因為它隻能以光速飛行10-14cm 的距離,這正是金核子中相鄰的質子或中子之間的距離一對碰撞後的金誇克(中子或質子)所形成的火球在其鄰近10-13cm 的距離內,周圍大約有8~10個中子或質子可供吸收,這就是火球能吸收10倍噴射粒子的原因,也就是說,它並沒有能夠將發生對撞的那2個金核子中的所有的2´197個質子或中子全部吸收,而這需要多於10-24s的時間。

 

  至於另外金核子(金原子),由於與發生碰撞的那個金核子的距離約為10-8cm因此,火球的壽命至少需要達到是10-18s才能從另外的金分子中吸取中子與質子而長大,但是,因為火球沒有足夠的時間吸收到鄰近的相距10-8cm的金核子(金原子),所以隻能在吸收10來個中子後在10-24s內消失。但是,這個吸收周圍中子而長大的火球也並不是黑洞,也永遠不可能成長為一個黑洞。因為它的密度離一個同等質量的真正引力黑洞的密度(0.7 ´ 10125g/cm3)相差太大,不可能在吸收成百上千個質子後就塌縮成為一個真正引力黑洞。假設人類能在對撞機上在真正嚴格的同時供給火球”1017個質子,並使火球能在真正的同一瞬時吸收這麽多個質子而形成一個10-5克的宇宙最小引力黑洞的話,根據上麵的計算,其壽命也不過是10-43秒,它也不可能持續地吸收其外界物質而長大,因為它的壽命還是太短了。

 

  第四.再計算一對基本粒子(即金核子中一對質子或中子)產生和湮滅的Compton Time時間量級tc tc =h/4mC2=6.63´10-27/4´1.66´10-24´9´1020 =3.5´10-25s

  這就是說,如果僅有金核子中一對對質子或中子對撞,其湮滅時間充其量也隻有3.5´10-25s隻是由於吸收了其周圍10倍多的噴射出來的粒子後,壽命才稍延長了一點,到達10-24s

 

  結論:總之,RHIC對撞機上兩個金核子對撞所產生火球絕對不是一個微小的真正引力黑洞。因為火球熱輻射的可見性,長壽命和安靜的消失,而沒有出現陣爆的大量g-射線等都不符合一個微小的真正引力黑洞所表現出的特性 

 

3. 從公式(2b)可見,如果在RHIC上所製造出來的是一個人造黑洞炸彈,它的爆炸的總能量充其量也隻有Eau, 但是發射金核子對撞所需的能量就達到2Moauv2/2» 1/3Eau = 1/3´0.89erg » 0.3erg »0.3´6.242´1011eV » 1.87´1011eV» 187GeV.因此,在實驗室製造微小黑洞從能量消耗的觀點來看是得不賞失的。

 

4》。. 假設Mbau是真正的引力黑洞,它的壽命按霍金公式計算隻有10-90s 。如果將其作為一個基本粒子來看,其湮滅的康普頓時間Compton Time tc ts,(1j)式,

   ts=2GMbau/C3 =2´6.67´10-8´9.87´10-22/27´1030 = 4.87´10-60s.

  由此可見,如果火球Mbau是一個微小引力黑洞,它的壽命應該小於10-60s,而Nastase教授所觀測到火球的壽命卻長達10-24s可見,火球完全不是微小引力黑洞。因此,作為微小引力黑洞的火球如果要長大,它最多隻能吸收在其外圍. 10-60´C = 3´10-50cm以內的能量-物質。如果是向黑洞火球噴射能量-物質,也必須在其生存的時間10-60s之內達到。人類現在和未來所製造出來的對撞機能夠達到這種要求嗎?依我看這是人類永遠無法達到的目的。

 

5. 至於俄羅斯科學家所宣稱的迷你黑洞Otone就更不可能被人為地製造出來,因為一個Otone 的質量是一個金核子的1/5,其壽命比金核子所能製成的黑洞還要短命,其密度和溫度比金核子所能製成的黑洞還要高得多。 

 

6》。 那麽,人類在未來能否在極強大的對撞機上製造出來Mbu= 10-5g的宇宙中最小的引力黑洞呢?[6] [7] 這種黑洞隻存在於我們宇宙誕生的瞬間,而且我們宇宙是由極大量的這種黑洞組成和碰撞後膨脹而來。這也是絕對無法做到的。關鍵在於微小引力黑洞的壽命極度短暫而密度極大。Mbu = 10-5g 的宇宙中最小引力黑洞的壽命隻有10-43秒,其密度達到1093g/cm3。比Mbu = 10-5g 更小的引力黑洞如能存在,其壽命就更短,密度就更大。

 

  而在小於Mbu= 10-5g的領域已經深入到普郎克量子領域,在這個領域,時空是不連續的,能量和物質等都已量子化,隻服從量子力學的測不準原理。廣義相對論在普郎克量子領域是失效的,而根據廣義相對論得出的黑洞觀念也會跟著失效。[6][7][10]人類有能力在未來觀測到普郎克量子領域的物質結構和運功狀態嗎?在小於等於普郎克尺寸lp =10-33cm的領域,這也許是人類永遠也無法觀測到的領域,就更無可能製造出在小於等於10-33cm普郎克尺寸的物質或者黑洞了。

 

 

III. 人類永遠不可能製造出來等於或者大於宇宙最小黑洞Mbm=1.09´10-5g的引力黑洞。 

 

1》。 一個微小的引力黑洞被製造出來後的能夠生存和生長的最低的必要條件是黑洞的壽命tb >> 10--8/(3´1010 )=10-18s.如果宇宙中普通固體原子之間的距離dp= 10-8cm的話,即黑洞在其壽命期間內應能將引力傳遞到鄰近的物質粒子。

 

  一個新生的Mbm > 1.09´10-5g微小引力黑洞,不管它是人造的還是在自然界形成的,隻要它們的質量相等,其它的參數都是單值的,而且是完全相等的,這就是黑洞的同一性。[6][7] 因此,黑洞是宇宙中性質最簡單的實體。6一個新生的微小引力黑洞,由於它的壽命較短,它隻有在其壽命的期間內能吸收到足夠的存在於其外圍的能量-物質,它才能夠延長壽命,否則,就隻有發射霍金量子輻射而很快收縮成為Mbu= 10-5g 的最小黑洞在普郎克領域爆炸解體消亡。6

 

 這就是說,一個新生的質量為Mb1微小引力黑洞,如要能夠吸收距離其中心為dbp的外圍粒子,就必須Mb1的引力能夠在其生存期間至少要傳遞到超過dbp的距離。設t b所製造出來黑洞Mb1的壽命,C—光速,Mb1在圖一中為黑洞質量,Mb1的不同質量是對應於對撞機上用以接近光速的不同的對撞的密度物質(或以該密度的物質為靶子)所造出的黑洞所需的最小質量,或者是Mb1以接近光速射入同樣密度物體所需的最小質量, 

    則有, t b C > dbp   (3a)

   (1c),  Mb1>109(dbp/C)1/3, 或者,Mb1 > 3.2´105dbp1/3  (3b)

 

  假設質量為Mb1的微小引力黑洞突然地在對撞機上被人為地製造出來了,立即分別以接近光速落入三種不同密度的物體中(或對撞機以該密度的物質為靶子),這三種物體分別為普通物體白矮星中子星,或者在Mb1製成後用上麵三種物體在對撞機上以接近光速向黑洞繼續射入物質供給黑洞,兩種情況是等效的。這些不同密度為ro的物體內的相鄰粒子(中子或質子)之間就有不同距離dp。隻有當dp dbp時,Mb1才有可能在其壽命tb 內吸收物體內粒子而成長壯大起來,因此,dp = dbp 時,Mb1就是一個最小值。表一中,Rb1黑洞Mb1的視界半徑,ro---對撞機上噴射物質的密度或者黑洞形成後落入物體的密度,rb---所形成的黑洞密度, EeV, Ekwh是對撞機為製造Mb1黑洞必須付出的最小能量。

 

  表一中的計算舉例:用表一中第1項已製造出一個700克的微小黑洞為例作計算。(a*),假設在強力對撞機上用普通金屬物質Mb1=700克以接近光速對撞製造成Mb1克的微小引力黑洞,然後使其落入普通金屬吞噬物質粒子而得以增長,普通金屬原子之間的距離dp»10-8cm量級,密度»10g/cm3.(3a)式,可得出黑洞Mb1的壽命tb最少需要tb dp/C = 10-8/3´1010 » 3.33´10-19s. (b*). (3b)式黑洞的最小質量Mb1>3.2´105 dbp1/3» 700g. (c*).(1a)式求Mb1的視界半徑,Rb=2GMb/C2 » 10-25cm. (d*). 求對撞機製造出Mb1» 700g微小黑洞所需的最少能量Ekwh EeV,(2b)式,E =3C2Mb1/2 =27´1020´350 =9.45´1023erg = 6.242´1011´9.45´1023 eV= 6´1035 eV=6´1026GeV (EeV) =6´1035´4.46´10-26kW*h = 2.68´1010 kW*h (Ekwh)rb --- (1e)式得出。


    

   

 

 物體    ro   dp = dbp Mb1 (g),  t b (s),  Rb(cm),  rb    EeV(eV), EkWh (kWh)

  (g/cm3), (cm),  (g/cm3),

1.普通固體金屬  101  10-8 700  3.33 ´10-19    10-25   1.7´1073   6´1026GeV 2.7´1010

2. 白矮星   106 10-10   150 3.33´10-21  2.2 ´10-26  3.4´1078   1.3´1025GeV 5.6´109

3. 中子星   1015    10-13   15      3.33´10-24   2.2´10-27  3.4´1082 1.3´1024 GeV 5.6´108

4.最小黑洞Mbm  1003   10--33 10-5 10-43 1.6´10-33 1093 1019 GeV  4´102 


 

 

2. 現在我們粗略地估算一下,人類未來能否製造出上述4種黑洞中的哪一種。

  1* 能否製造出Mbm =10-5g的宇宙最小黑洞?我想永遠也不可能製造出來,因為它的壽命按照康普頓時間隻有10--43 秒。如要製造出這種黑洞,就必須用密度 = 1093g/cm3的物質作為對撞機上的子彈,如果對撞後能成為最小引力黑洞,也隻有它能立即落入(射入)密度 =1093g/cm3的物體中才能多存活一瞬間。人類決不可能創造出這種物理條件。這是宇宙誕生時的條件。如能創造出這種黑洞,也就是創造出來了新的小宇宙的誕生。

 

   2*. 假設以物質粒子各7.5克在對撞機上以接近光速對撞而製造出來了一個15克的微小黑洞,然後以中子星密度1015g/cm3的再繼續向這黑洞噴射供給物質粒子,或者使對撞成功的黑洞突然以接近光速立即落入有中子星密度的物體,那麽,這15克的黑洞才或有可能生存和長大。但是一方麵人類在實驗室也許永遠也製造不出來有中子星密度的噴射物質或物體因為這15克黑洞的壽命僅有3.33´10-24秒,在此期間,它隻能以光速走10-13cm的距離,這就是原子核中中子(質子)之間的距離,也是中子星內中子之間的距離。同時因為製造這15克黑洞所需對撞機的能量5.6´108kWh也極可能是人類未來無法達到的,參看下段。

 

  3*. 假設人類未來製造出了一個150克的小黑洞後,或者再以白矮星密度106 g/cm3的物質在對撞機上以接近光速向微小黑洞噴射物質粒子,或者使其以接近光速落入白矮星密度的物質,那麽,這個150克的小黑洞或可能存在和增長下去。但是對撞機至少要達到5.6´109kWh的瞬時能量,這5.6´109kWh究竟是多大的能量呢?請看中國大陸2008年全年的的發電量是34334kWh,折合全國每小時發電量是4´108kWh. 美國2006年全年的的發電量是42630kWh,折合全國每小時發電量是5´108 kWh. 這就是說,製造出一個150克的小黑洞,對撞機每小時所耗費的能量至少要達到中國全大陸2008年每小時發電量的14倍,是美國2006年全國每小時發電量的11倍。這樣巨大能量的對撞機人類未來能夠製造出來嗎?我看永遠也無可能製造出來。

 

   4*同理,假設在對撞機上製造出來了一個700克的微小引力黑洞,然後對撞機用普通的金屬物質繼續向黑洞噴射,或者使這個700克的微小引力黑洞即刻以光速落入普通金屬中,那麽,這黑洞或有可能存在和增長下去。但是對撞機至少需要能量2.68´1010 kWh,即是(c*)中能量的5倍,即要達到中國全大陸2008年每小時發電量的70倍,是美國2006年全國每小時發電量的55倍。

 

 結論:人類也許永遠也製造不出來這樣巨大能量的對撞機以製造出來上述任何一種微小黑洞

 

3. 即使人類製造出來了這樣巨大能量的對撞機,也不可能製造出來上述任何一種微小黑洞

 上段是假設地討論了製造出一個大於Mbm =10-5g的宇宙最小黑洞需要多麽大的對撞機,以及該微小黑洞或者能夠生存和長大所需的最低條件等問題。然而更大的問題還在於:即使人類未來有了足夠強大的對撞機就能真的對撞出大於Mbm =10-5g的最小黑洞嗎?答案是否定的。

 

   1*. 因為兩團物質在對撞機上的對撞本身是一個耗費時間過程,而碰撞不是兩團中的所有粒子對在嚴格的同時發生的。所以在碰撞過程中開始所產生的火球是同時一麵向外發射能量-物質,一麵吸收對撞機上發射來的物質粒子,隻有火球得到的物質粒子遠遠多於散射出去的能量-物質時,火球才有可能聚集多餘的能量-物質而向微小黑洞收縮

 

  但是,一方麵,火球由於粒子對的正麵碰撞所造成的高速反彈會失去大量的物質粒子,而這些反彈的粒子和高溫還會減少黑洞對物質粒子的吸收。同時高溫火球還會向外輻射能量。因此能否生長成一個大於Mbm =10-5g的黑洞,和需要多小倍的附加噴射物質就是大問題。比如,從上段和表一可見,如果以白矮星密度=106 g/cm3 的物質在對撞機上以接近光速連續不停的碰撞,如果黑洞能被製造出來而存在長大下去,該黑洞的質量至少要達到150克。在無能量損失的情況下,對撞機的能量至少要達到1.3´1025GeV這比在RHIC上對撞兩個金核子所耗費的能量要大1.3´1025GeV/555GeV =1022倍。

 

  更大的問題還在於:這個所假設製造出來的150克黑洞的視界半徑已收縮到2.2´10-26cm,而對撞機上噴射物質相鄰粒子之間的距離卻隻達到10-10cm.這就是說,對撞機要噴射n =(10-10/10-26)3=1048個粒子才可能有一個或幾個粒子碰上黑洞而被吸收。這樣,黑洞就可能在其壽命3.33´10-21秒內隻能碰巧地吸收到少數幾個粒子,也遠少於增長其壽命所需的物質,因此,它隻能短命而爆炸消亡。 

 

   2*. 萬一碰撞後生成為更小的黑洞,其壽命就更短,而原有的發射條件和其落入的物質環境因為密度過低而來不及供給物質,這更小的黑洞就在其更短的壽命期間內提早爆炸消失了,即便對撞機還能繼續提供物質粒子,這更小的黑洞也無法生存。 如果碰撞後不能形成黑洞,而隻是一團火球,那麽隻有在對撞機能繼續提供足夠大密度和足夠多的物質粒子時,火球還可能存在一段極短短的時間。一旦對撞機停止供給物質粒子,火球就熄滅消失了。

 

4. 現在以表一中的白矮星的一組數據為例計算分析如下:現將密度為106g/cm3的物質150克分為兩半每個Mw = 75克的團球在對撞機上碰撞,各團物質的半徑Rw 3 =3´75/4´106), Rw =2.6´10-2cm. 這樣,兩團75克的物質的碰撞所需的持續時間tw=2.6´10-2/(3´1010) = 7´10-11s. 從表一中可見,150克黑洞的壽命僅僅是tb =3.33´10-21秒。這就是說,tw>>t b

 

  這表明:假設以150克的物質粒子在碰撞過程後已經形成了一個150克的微小黑洞,顯然,其壽命隻有tb =3.33´10--21秒。如果對撞機仍然不停地以接近光速繼續供給微小黑洞150克物質,那麽,在該黑洞的壽命期間隻能接受到物質量=150´10-21/7´10-11=2´10-10克。這點微量物質是遠遠不足以延續該黑洞的壽命的,它隻能在對撞機繼續噴射物質的過程中解體消亡。以上種種證明任何強大的對撞機都不可能製造出人造微小黑洞

 

   現在從(1c)式來看,τ b ≈ 10-27Mb3 (s)   

  dτb =3´10-27Mb 2dMb  (3c)

   (3c)式表明一個黑洞在dτb時間內因霍金輻射而損失的能量-物質的量dMb如果在dτb時間內從外界供給黑洞能量-物質的量Mg > dMb,黑洞就可能會因增加質量而延長其壽命。現在仍然以上麵的150克微小黑洞為例作一些估算。假設dτb=其壽命的1/10,dτb = τb/10=3.33´10-21/10 =3.33´10-22,dMb = 1027´dτb/3Mb2 =1027´3.33´10-22/3´1502 = 4.4g.但是,在對撞機上在3.33´10-22的時間內能供給該黑洞多小物質Mg呢?從上麵的數據可知,Mg = 150´3.33´10-22/7´10-11 = 0.7´10-9g.

 

  可見Mg<< dMb   (3d)

   再反過來看看供給新生黑洞Mg = 0.7´10-9g的物質能使其壽命dτb延長多少.?從(3c)式,

   dτb =3´10-27 Mb 2dMb =3´10-27´1502´0.7´10-9 = 4.7´10-34秒。

 

   可見,dτb(4.7´10-34) << τ b(3.33´10-21), 說明新生黑洞在其壽命期間,所得到的物質增量遠遠無法延長其壽命。

   (3d)式表明,即使在對撞機上已經碰撞出微小黑洞來,它也不可能成長下去。再計算表一中普通固體金屬項和中子星項,也會得出同樣的結果,兩球體碰撞過程所需的時間均大於所生成的微小黑洞的壽命。因此,所有的對撞都完全不可能製造出微小黑洞。也許有人會說,可以加大在對撞機上質量嗎!這同樣不可能碰撞出微小黑洞來。因為:第一.加大碰撞質量的結果隻是更增加了碰撞過程的時間,並沒有增加碰撞物質的密度,所以無濟於事,徒勞地增加對撞機的能量而已。第二.從上麵的計算可以看出,tw>>tbtw/tb= 7´10-11/3.33´ 10-21 =1010,二者根本不在同樣的數量級,差別如此之大,是無法用增加對撞的質量來解決的。

 

  關鍵的問題在於:任何黑洞的形成都是能量-物質的集中收縮和塌縮過程,表現為密度加快增加的結果。而在對撞機上物質粒子的對撞過程是許多粒子碰撞後的反彈飛濺爆炸和擴散的能量-物質的損失過程,而碰撞所產生的高溫火球還向外大量地輻射能量。因此,在對撞機上投入的物質再多,隻能製造出稍大的火球,也無法做到使碰撞後的能量-物質不損失而產生收縮使其密度快速增加。如要做到使許多能量-物質不損失而收縮成為微小黑洞,唯一的辦法隻能是用極高的壓力壓縮該團物質,而不是用物質的高速對撞。但是製造微小黑洞所需的高壓也是人類永遠無法達到的(參見下麵第V)正如製造微小黑洞所需的巨大能量的對撞機是人類永遠無法作到的一樣 

 

  可見,無論人類想製造出哪一種類型的微小黑洞,都有無法克服的困難,因為人類的力量終究是渺小的。黑洞隻能是大自然偉大力量的產物。

 

5. 表一中所得出的微小黑洞的最小質量是指黑洞的引力在其壽命內能夠達到其鄰近的物質粒子作為條件的。但是,黑洞還必須將其鄰近的物質粒子吸引入黑洞才能增加黑洞的壽命,而這就需要更長的時間假設黑洞Mb2的引力到達鄰近的物質粒子距離(普通物質dbp= 10-8cm)所需的時間為t1, 而黑洞Mb2將粒子吸引到黑洞的時間為t2,那麽,已製造成的黑洞的壽命tb2應是

 

  tb2 > t1+t2  (3e)

   tb2≈10-27 Mb23  (3f)

  t1= dbp /C,t2 = dbp /Vp,   (3g)

   由於Vp2/2 = GMb2/dbp  (3h)

   10-27Mb23 >dbp /C + dbp3/2/(2G Mb2)1/2,

  Mb27/2 >1027 [dbp Mb21/2/C +dbp3/2/(2G)1/2]

 

  由於上式左邊的dbp Mb21/2/C<< 右邊的dbp3/2/(2G)1/2,所以dbp Mb21/2/C項可以略去不計。如是,

  Mb27/2 > 1027 dbp3/2/(2G)1/2 =1027´10-12/(2´6.67´10-8)1/2,  Mb2 >1.8´105g.   (3i)

  tb2≈10-27Mb23 =10-27´ (1.8´105)3=6´10-12s.

   Mb2/ Mb1 =1.8´105/700 = 260

 

  這就是說,如果在碰撞過程中沒有任何能量-物質的損失,則隻有製造出來了Mb2 >1.8´105g這樣大的微小黑洞,才能在其壽命內有時間將其鄰近的物質粒子吸引到黑洞內而延長其壽命。 

 

6. 4段可知,雖然Mb1= 700g黑洞的壽命tb =3.33´10-21秒,能夠在其壽命期間將引力傳遞普通物質原子之間的距離dbp = R =10-8cm。但是並沒有時間將10-8cm遠處的物質粒子吸收到黑洞內,而這就需要更多的 tb26´10-12s的時間。但是這tb2還是不足夠,由於新製造出來黑洞Mb3的發射霍金輻射是在其壽命期間不停地進行的,所以,黑洞Mb3在任何單位時間所吸取外圍物質的量dM/dt一定要大於發射霍金輻射的量dMb3/dtb3,才能生存下去。現求滿足此條件的Mb3的質量如下:

 

   dM/dt > dMb3/dtb3 (3j) 

  (3c)式,dMb3/dtb3 =1027/3Mb32  (3k)

  假設外圍粒子離Mb3的距離為dbp= R =10-8cmM =4prodbp3/3

 

   dM/dt = 4proR2 dR /dt (3l)

  假設外圍物質被黑洞吞噬時,其半徑擴大的速度

 

  dR /dt » Vp = 粒子被吸進黑洞的速度, (3m)

  又由於Vp2/2 = G Mb3/RM=Mb3 (3n)

   4pro R2 (2GMb3/R)1/2>1027/3Mb32,

  Mb35/2 >1027/ (3pro R3/2 G1/225/2),

  

 Mb33 >1027/63/2 (proG)1/2 現取ro=10g/cm 3得,

  Mb3> 1.7´109g = 1700.  (3p)

   M b3/Mb1 > 1. 7´109/700 =2´106

  Mb3的視界半徑R b3 = 2GMb3/C2=10-17 cm.

   Mb3的壽命tb3= 10-27 Mb33 =5  (3q)

 

   製造M b3所需對撞機的能量E b3=2´106´6´1026GeV =1033GeV =5´1016 kW*h如此巨大的能量已經超過了2006年美國全國發電量的10000倍。 這就是說,如果已經製造出來了一個Mb3 > 1.7´109g的黑洞,那麽,給它扔進一堆普通物質,黑洞就會吞噬完物質而後長大。它也會落入地球而吞噬完整個地球。因此,如果在碰撞過程中沒有任何能量-物質的損失,最小需製造出Mb3 > 1.7´109g大的微型黑洞才能對地球造成威脅。但是人類永遠也不可能造出這麽大的微型黑洞。

   這也就是說,按照製造Mb3黑洞的條件,表一中所示以中子星物質在對撞機上所可能造成的最小黑洞就不可能是15克,而是15´2´106 = 3´107=30頓。

 

7. 按照霍金的見解,即使一個1015g的微型黑洞落入太陽中心,太陽也不會被這個小黑洞吃掉,小黑洞的直徑是10-13cm,與太陽內核子的直徑一樣。小黑洞可以在原子裏存在很長的時間而沒有任何可被覺察的影響。事實上,被黑洞吞噬的太陽物質在消失之前會發出很強的輻射,輻射壓對外部物質的推斥作用將限製黑洞的增長速度。被吞噬的物質流與被釋放的能量流相互調節,使得黑洞周圍區域就像一個極其穩定的核反應堆。這個有著黑心的太陽將平靜地繼續著它的主序生涯,很難察覺到它的活動有什麽改變[13]

  這就是說,如果考慮到黑洞在吞噬其周圍的外界物質時對外部物質所產生的推斥作用,人造黑洞的質量還需大大的增加。也就是說,如果能製造出一個可以長大的Mb4Mb4 Mb31.7´109g

 

8》。 在現實宇宙中定能充分長大的引力黑洞Mb5.  

   如果在地球上或者其它星體中存在一個黑洞Mb5其視界半徑Rb5 = 10-8cm =普通固體物質原子之間的距離,那麽,它就一定能夠吞噬周圍的物質而長大,此時,

 

  Mb5= Rb5C2/2G= 10-8´9´1020/(2´6.67´10-8) =6.7´1019g, (3r)

  其壽命tb5=10-27 Mb53=3´10321025年。這個Mb5就太大了。 

 結論:由於Mb5= 6.7´1019g的黑洞太大,而Mb1= 700g的黑洞又太小。也許,在Mb1Mb5之間就一定存在一個Mb4 Mb3 1.7´109g質量的黑洞有足夠長壽命tb3可以吸取其周圍的普通固體物質而長大。既然1015g的微型黑洞也不可能在太陽的中心(那裏的密度102g/cm3)長大,人類將永遠不可能製造出任何質量的黑洞。即使能夠製造出來比1015g更小的黑洞,也是不可能長大的。

 

 

IV.分析和結論

 

  上麵已經計算出大小不同的各種質量的真正的引力黑洞及其參數。即有在RHIC上對撞出來的Mbau= 9.87´10-22g的假引力黑洞--“火球 Mbu = 10-5g的宇宙最小黑洞, 表一中列出的Mb1 =15~700g微小黑洞Mb2  >1.8´105g微小黑洞,Mb3 > 1.7´109g微小黑洞,Mb5 > 6.7´1019g微型黑洞等。但是沒有任何一種類型的上述黑洞有可能在未來被人類製造出來。人類充其量也隻能在更大的對撞機上製造出類似於比RHIC上稍大的火球而已,而不可能製造出任何微小的史瓦西引力黑洞。進一步的分析如下。

 

1. 本文中所有的計算都是按照公式(1a)(1b)(1c)(1f)(1g) 5個守恒公式進行的。所有這些公式都來源於廣義相對論,霍金的黑洞理論,熱力學的基本公式,它們在現在物理界的普遍運用證實了其可靠性。作者已經成功地運用這些公式於前文而得出來許多近代觀測相符合的新的重要結論。見參考文獻. [6][7]該文中一些重要的結論成為本文的理論基礎。 

   按照上麵所提出的守恒公式,不管是自然界的黑洞,還是人造引力黑洞,黑洞參數之間的關係都是相同的守恒的單值關係。比如,所有相同質量Mb 其它參數值,Rb,Tb, rb mss等的數值都完全是一樣的相等的。因此,研究計算各種不同的人造黑洞的參數值就是研究計算同等質量黑洞的參數值。這就是黑洞的本質屬性。[6][7]

 

2. 由於黑洞的強大引力,黑洞內的光也被引力束縛而逃不出黑洞,所以黑洞除了向外發射霍金輻射之外,就無法從外麵直接探測到黑洞的其它信息。然而,直到現在,人們尚無法探測到黑洞的霍金輻射,因為恒星級的大黑洞(質量大於1033克)因霍金輻射太微弱而現在探測不到。至於質量在1033~1015克的中等黑洞和質量小於1015克的微小黑洞在宇宙中尚無蹤跡可尋。也許根本就不存在。至於小於1015~大於10--5g的微小引力黑洞如上所述人類也許根本永遠也無能力製造出來。這類微小黑洞隻存在於我們宇宙誕生的早期,而不可能殘存到現在。[6][7] 

 

3. 質量Mbu= 10--5g的黑洞是宇宙中所可能存在過的最小黑洞,我們現在的巨無霸宇宙就是誕生於無數的這種最小黑洞的碰撞和合並。[6][7]因為其壽命極短,其湮滅的Computon time隻有10-43秒。其溫度達到宇宙的最高溫度1032k.因此,這種黑洞是人類絕對永遠無能力製造出來的。如果能製造出這種黑洞就等於製造出來了新的宇宙[6][7] 

 

4. 不存在質量Mbu<10--5g 的黑洞。因為所有黑洞的最後命運都是因發射霍金輻射而收縮成為Mbu=10--5g的最小黑洞而爆炸解體在普郎克領域PlanckEra。在此領域,時空變成為不連續的,起作用的是測不準原理。[10]廣義相對論和現有的物體連續運動的物理定律也會都失效這是一個未知的人類永遠無法探測到的物理世界,在這個領域連質子和誇克或許都不存在了。因此,根據廣義相對論所定義的黑洞理論也會失效。[10].即便黑洞理論不失效,那麽,Mbu<10-5g 的引力黑洞壽命將更小於10-43秒,溫度將更大於1032k.這種黑洞是不可能在宇宙中出現的。

  因此可以完全肯定的說,凡是宣稱製造出Mbu<10-5g 的引力黑洞科學家們都是在製造欺騙大眾的聳人聽聞,它們都不是嚴謹的對黑洞理論經過認真的研究和計算的科學家。真正的引力黑洞除了霍金輻射之外,是沒有信息向外發出的,也是不可能直接觀測到的。而隻能間接地觀測到其附近外圍吞噬物質時所發財的X射線。所以,那在對撞機上所探測到的火球就必然不是引力黑洞。

 

  既然火球不是黑洞,它也不可能在人類盡最大可能供給它物質時長大收縮成為一個微小黑洞。 

   關鍵在於: 人造黑洞需要極巨大的能量。即便製造一個1000~10克的微小黑洞所需的對撞機,人類在相當遠的未來也未必能夠製作出來。

  更為關鍵的是:這類微小黑洞的密度太大,壽命太短,尺寸太小,而人類供給黑洞的物質相對於其短短的壽命來說,則是一個相當長的過程比如上麵表一中所示,一個700克的黑洞,其壽命隻有3.33 ´10--19秒,其視界半徑隻有 10--25cm。而人類所供給黑洞的物質的原子距離的尺寸約為10--8cm,其中心的核子的尺寸也隻達到10--13cm,與黑洞的視界半徑隻有10--25cm相比,要大10-13/10-25=1012倍。而人類所供給黑洞的物質的相鄰原子之間的距離約為10--8cm,而有197個質子和中子的金原子核內質子之間的距離約為10--13cm這就是說,當對撞機以光速向700克的微小黑洞發射物質時,黑洞在吸收一個中子後,還需經過ta = 10-13/3´1010 =3´10-24s才能同時得到第2~ 8個中子。但是,在這3´10-24s的時間內,該700克的微小黑洞向外發射了多小霍金輻射呢?按照公式(3c)dτb =3´10-27 Mb 2 dMb,當dτb =3´10--24s時,dMb =2´10--3克。也就是說,需要給黑洞補充大於2´10--3克的物質粒子這相當於需要給黑洞補充多於na = 2´10-3/1.67´10-24=1021個中子或質子。這就是無論有多麽巨大能量的對撞機都不可能使微小黑洞繼續存在和長大的根本原因。  

 

   如前麵所述,在對撞機內物質粒子的對撞過程中,粒子的高速對撞所造成的反彈反射是大量的粒子能量向外的發散和損失的過程,而高溫火球的熱壓力也是能量的快速散射過程。還有,這些向外發射的粒子和能量對外界能量-物質的排斥作用會大為降低對外界能量-物質的吸收。但微小黑洞的形成過程必須是能量-物質的聚集和不損失的過程。因此,從本質上來講,物質在對撞機上的碰撞根本就不可能形成微小黑洞,而隻能碰撞出高溫的可探測的小火球而這個火球也隻能維持大約10--24s的壽命,因為原子中中子或質子之間的距離隻是10--13cm,而在10--24s時間內隻可能吸收到其鄰近的幾個或十幾個中子或質子而已。更巨大的對撞機所製造出來的稍大的火球所存活的時間比10--24s不會長許多,因為人們所提供的對撞物質,兩個鄰近的金原子之間的距離隻有10--8cm因此火球的壽命不會超過10--8cm/3´1010 =10-18s.  

 

V.上麵論證了人類用對撞機對撞物質粒子的方法也許永遠也製造不出來任何一種質量的黑洞

 

  那麽,對物質施加人為的極高壓力,也絕無可能製造出來真正的引力黑洞太陽中心的壓力已經達到約1011atm,新星和超新星爆炸時,對其殘骸產生的內壓力達到約1024atm,殘骸才能被壓縮成為中子星,而還不是黑洞。中子星的密度隻不過1015g/cm3。而要製造微小黑洞,則需要更高得多的壓力,因為微小黑洞的密度比中子星的密度高到難以想象。下麵公式(4a)可用以估算出製造質量Mb克的引力黑洞所需要的壓力P.計算結果列為表二。

   P= nkT= rkT/mss [6][9]   (4a)

   (4a)式中, Mb---黑洞質量,Rb 黑洞的視界半徑, T—視界半徑上的溫度, n—單位體積內的粒子數, k-- 波爾茲曼常數, r--密度, mss黑洞霍金輻射粒子的質量,Mb ≥1015克時, mss可近似地當作質子質量 = 1.66´10-24gC—光速, P (atm) 製造黑洞所需的壓力,mss的準確計算可用(1g) 式, mssMb = (hC/8πG) = 1.187´10-10g2 [6][7]

   可以用下麵的公式(4b)估計壓縮出一個黑洞Mb所需的能量Ep( eV),Ep(kwh)

    Ep = Mb ´ GMb/Rb = MbC2/2  (4b) *  

   如前麵所述,在 RHIC對撞機上對撞出來的高溫火球 Mbau並不是真正的引力黑洞,因為,按(1g) 式,mss = 1011g, 所以mss >>Mbau因此,所計算出來的數據是將其假想為黑洞而計算出來的。


 從上麵粗略的估算就可以完全得出正確的結論:人們永遠絕無可能用高壓壓縮物質的方法壓縮成任何一種大小的引力黑洞。

 

  

   

Mb (g)   Rb (cm)  Tb (k)  t b (s) rb (g/cm3)   P (atm)   Ep (eV)     Ep (kwh)

Mbau = 10--21? *  10-49? 1048? 10-90? 10125 ?    10172 ?   102G?  10-15?

Mbu= 10--5,  10--33 1032  10-43  1093   10108     1018G  10

Mb1 = 15, 10--27 1026  10-24 1080   10101   1024G  107

Mb2= 105   10--23 1022    10-12 1074  1095   1028G   1011 

Mb3= 10 9,  10--18 1017    103 1064   1084   1032G   1015

Mb4=1020 ,    10--8   107  1032  1043   1064  1043G   1026 

   

 

VI. 最後的結論:

 

  恒星級黑洞 (>6´1033g)是自然界中巨大質量星體的引力塌縮後所發生的新星和超新星爆炸形成的,大於等於恒星級黑洞質量的黑洞存在於現今宇宙中,而且能被探測到。小於恒星級質量的黑洞而大於等於Mbu= 10-5克的微小黑洞是在我們宇宙誕生時和宇宙早期存在過的。現在宇宙中已無這類微小黑洞存在的蹤跡,人類永遠沒有能力製造出這類黑洞。而Mbu<10--5克的黑洞根本不可能出現和存在,因為Mbu<10--5克的黑洞狀態的物質已經進入普朗克Planck Era量子領域。在此領域,時空已變成不連續的狀態。廣義相對論及其定義的黑洞理論均已失效。[6][7][10].因此,所有各國科學家所宣稱或者宣傳製造出Mbu<10--5克的人造黑洞的消息都是聳人聽聞或者別有用心的假消息,是對非專業大眾的欺騙或誤導。

 

  ====全文完==== 

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    如果在小尺度下空間超過三維呢? -我心癢- 給 我心癢 發送悄悄話 我心癢 的博客首頁 (91 bytes) () 02/27/2011 postreply 23:26:14

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