吞下黑洞，誰有這個能力？

200多年前，法國數(shù)學(xué)家拉普拉斯提出了“黑星”的概念：如果有一顆星球的密度和地球一樣，但是半徑卻非常大，這顆星的逃逸速度就會達(dá)到光速。意思是即使是光也無法逃脫那顆星的引力束縛，外界不會看到那顆星，故名黑星。拉普拉斯還根據(jù)萬有引力理論計(jì)算出這種黑星的半徑與質(zhì)量之間的關(guān)系。

1915年，愛因斯坦給出了廣義相對論，史瓦西根據(jù)廣義相對論計(jì)算出黑洞這一神秘的天體。黑洞雖然神奇，但很快就被科學(xué)界所接受。黑洞附近有著強(qiáng)大的引力，連光都無法逃脫，黑洞視界所在處到黑洞中心的距離是史瓦西半徑，史瓦西半徑處的逃逸速度是光速。有物體一旦靠近黑洞，就會被黑洞無情地撕碎、吞噬掉。人類不能直接看到黑洞，但如果觀察到恒星等大的天體被看不見的物質(zhì)撕扯、吞噬，就意味著暗中藏著一顆黑洞。人類發(fā)現(xiàn)第一個黑洞天鵝座X-1時就是用的這種方法。

目前宇宙中發(fā)現(xiàn)了兩種黑洞，一種是恒星型黑洞，另一種是超大質(zhì)量黑洞。恒星型黑洞是由大質(zhì)量恒星演化生成，大質(zhì)量的恒星在生命的盡頭由于任何力量都無法對抗萬有引力引起的坍縮，恒星的殘骸最終壓縮到一個體積無限小、密度無限大時空曲率無限大的點(diǎn)上，那個點(diǎn)就是黑洞的奇點(diǎn)。恒星型黑洞有比較完善的理論解釋，恒星型黑洞的質(zhì)量最小要超過3個太陽質(zhì)量，大的一般是幾十個太陽質(zhì)量。根據(jù)恒星的質(zhì)量分布情況可以分析出銀河系中會有超過一億顆恒星型黑洞。

超大質(zhì)量黑洞的質(zhì)量介于幾十萬倍太陽質(zhì)量至幾百億倍太陽質(zhì)量之間。這種黑洞一般出現(xiàn)在星系的中心，比如銀河系的中心有一個超大質(zhì)量黑洞，其質(zhì)量是太陽質(zhì)量的四百多萬倍。第一張黑洞照片的主角M87中央黑洞的質(zhì)量是太陽質(zhì)量的66億倍。這種超大質(zhì)量的黑洞究竟是如何形成的，目前還不清楚。

黑洞仗著它的強(qiáng)大引力貪婪地吞噬它周圍的物體，有沒有能夠?qū)⒑诙赐淌傻舻奈矬w？雙黑洞合并是比較壯觀的事件，兩顆恒星型黑洞相撞合并后會損失數(shù)個太陽的質(zhì)量，并以引力波的形式擴(kuò)散到宇宙中。這算是黑洞相互吞噬。大質(zhì)量的恒星質(zhì)量可以達(dá)到太陽質(zhì)量的200多倍，這比比常見的恒星型黑洞要大很多，但這樣的恒星無法吞噬黑洞，因?yàn)楹阈呛涂梢宰龅礁艨諏⒑阈巧系奈镔|(zhì)一點(diǎn)點(diǎn)撕扯下，并吞噬掉。

但是黑洞并不能做到無法無天。量子漲落能使空間某個物質(zhì)出現(xiàn)一對正反粒子，如果這對粒子出現(xiàn)在黑洞附近，并且恰好只有反粒子被黑洞吸進(jìn)去，這樣就表現(xiàn)為有一個粒子從黑洞中逃出去，黑洞的質(zhì)量就會因此降低。霍金通過計(jì)算發(fā)現(xiàn)，單獨(dú)吸進(jìn)反粒子的概率要比單獨(dú)吸進(jìn)粒子的概率高，故黑洞的質(zhì)量會降低，這就是霍金的黑洞蒸發(fā)理論。只是按照這樣的蒸發(fā)速度，待宇宙消亡時一個恒星型黑洞還沒有蒸發(fā)完。

根據(jù)理論，把任何一個物體壓縮到其史瓦西半徑以下，物體就會成為一個黑洞。有很多理論預(yù)言，宇宙中存在著迷你黑洞，這種黑洞的質(zhì)量很小，按照霍金的黑洞蒸發(fā)理論，這種迷你黑洞的壽命非常短，短到用目前人類的技術(shù)還沒來得及測量它就已經(jīng)蒸發(fā)完畢。加速器能夠?qū)⒘Ｗ蛹铀俚胶芨叩哪芰浚鶕?jù)愛因斯坦的質(zhì)能方程，能量和質(zhì)量存在著當(dāng)量關(guān)系，一個很高能量的粒子就相當(dāng)于一個粒子那么大的體積內(nèi)有足夠高的質(zhì)量。將更多的能量集中到粒子的史瓦西半徑以內(nèi)，粒子就成了一個迷你黑洞。這個場景是很多物理學(xué)家所向往的。有點(diǎn)遺憾的是在目前最大的大型強(qiáng)子對撞機(jī)上并沒有發(fā)現(xiàn)迷你黑洞，也許是能量不夠高，也許是探測靈敏度需要提高。

對撞機(jī)里沒有發(fā)現(xiàn)迷你黑洞，不過宇宙射線中經(jīng)常會出現(xiàn)極高能量的粒子，有的粒子能量要比對撞機(jī)內(nèi)的粒子能量高出數(shù)個數(shù)量級，甚至更多。也許宇宙射線中就存在著一些科學(xué)家要尋找的迷你黑洞。這種迷你黑洞是沒有能力吞下周圍的物體，相反，我們的太陽、地球可能已經(jīng)吞下很多這種黑洞，也許你也曾經(jīng)吞下過這種黑洞。