多维空间研究新進展:微观黑洞

人类对黑洞的经典设想是一个遥远、庞大的不发光天体,吞噬经过它周围的任何物质,甚至包括光线。近来有些物理学家提出了可能存在的另一种形式的黑洞,即一种极其微小、轻微形式的微观黑洞。当极其高能量的宇宙射线与大气层气体分子碰撞时产生。它随即立即衰变,产生无害的次级粒子,穿落到地面,穿过我们的身体。

这一猜想若被证实,也将会证实物理学界另一种看起来更加难以置信的理论,认为除了我们熟悉的4维时空,还有其它可被观测的多维空间。

自1970年以来,随着超弦理论的发展,人们对多维空间的兴趣日增。但其他维空间在超弦理论中是如此的微小,以致现有的技术不可能探测到它。约4年前,3个理论物理学家(斯坦福大学理论物理学家Savas Dimopoulos et.al.)大胆提出,也许一些其他维空间没有被完全禁闭,甚至某一维空间尺度会大到半径1mm。这一理论的提出不仅使微观黑洞的形成成为可能,而且也为人们寻找其他维空间找到了一条可能的方法。因为在大的其它维空间,物体间的吸引力会变得异常强大,甚至可能会把物质和能量压缩到塌陷成为一个微观黑洞! 而微观黑洞若被实验探测到,也就等于证明了其它维空间的存在。

一些研究人员已开始寻找微观黑洞存在的可能迹象,即微观黑洞在大气层引起的特殊粒子簇射。2002年1月14日的Physical Review Letters上麻省理工学院理论物理学家Jonathan L. Feng和他的同事估算地球大气层每分钟产生几个微观黑洞。新的宇宙射线探测器正在阿根挺建造,预计每年探测到几十个微观黑洞事例。

下一个可能发现微观黑洞的地方是预计2007年开始运行的欧洲日内瓦新的强子对撞机(Large Hadron Collider),在那里极高能量的质子对头碰撞后,将可能产生微观黑洞。Savas Dimopoulos和他的同事在2001年10月15日的 Physical Review Letters 预言,欧洲日内瓦强子对撞机将可能会每秒产生一个微观黑洞! 去年秋天, 另外几个研究人员也独立的得出类似的结论。

其实,目前人类对微观黑洞及其它维空间的认识还停留在理论探索阶段,更不用说再去推测其它维空间的物质的构成及其运行规律了。多维空间也许将很快不再是幻想。它将打开现有科学的思维框架,使人类对这个客观世界的认识发生根本的变化。


参考文献

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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