人造黑洞？不存在的
如果太陽系裡有一個大質量的黑洞，地球會被黑洞吸引，在潮汐力下被撕裂，然後掉進有去無回的事件視界...
我們也許應該慶幸我們所處的宇宙環境至少暫時是安全的——附近沒有超新星爆炸，我們不會受到致命的輻射，也沒有大質量星體干擾太陽系的軌道，使得地球離太陽的距離相對穩定，還有一點不可忽略的是，附近沒有大質量黑洞，我們不用擔心地球會進入那恐怖的無底洞。
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來自實驗室的威脅
然而在本世紀初，印度烏爾都大學的伊維根·納瑞馬諾維和亞歷山大·基爾迪謝維在媒體雜誌上發表一項研究，提出在實驗室也可能製造出黑洞：大型強子對撞機使粒子在接近光速的情況下相撞，這個過程中有可能產生微型黑洞，黑洞吸積周圍物質使自身不斷變大，進而吞噬整個地球。
歐洲的大型強子對撞機LHC，全長26659米，坐落於日內瓦附近瑞士和法國的交界處。
這個理論在當時引起了不小的轟動，以至於有人致信給美國政府請求終止大型對撞機的實驗來確保地球安全。然而眾所周知，如今高能物理的研究實驗基本都是圍繞大型強子對撞機展開的，如歐洲的LHC，中國目前也在籌備建造世界上最大的強子對撞機，難道科學家們就不怕黑洞的威脅嗎？
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黑洞的本質
要想弄清楚這個問題，我們還得從黑洞本身談起。簡而言之，黑洞就是星體坍縮到一定程度後，組成星體的基本粒子間再無任何相互作用力能夠和引力抗衡，星體便會無限制地坍縮下去，直到成為一個體積無限小、密度無限大的奇點。而大質量物體會引起周圍時空扭曲。（有關黑洞的形成詳見星際穿越里的物理知識）為了形象地理解「空間扭曲」，我們引入「光錐」這一概念：在一個二維坐標系內，假定原點O是一個光源，x軸表示觀察者到光源的距離，t軸則表示從光源點亮開始後經歷的時間。
而我們知道，光的傳播速度是有限的，如果你離得比較遠（x坐標比較大），那麼在比較短的時刻上（t坐標值比較小），你是看不到光源發出的光的：
這就是一維光錐。
前面我們提到，大質量物理會引起周圍的時空彎曲，我們同樣可以用光錐來表示黑洞附近的情況：
再來談談事件視界。我們都知道，對於天體的圓周運動，半徑越小，物體保持圓周運動所需要的速度就越大，當我們越來越靠近黑洞時，我們想擺脫黑洞所需要的速度就越大。而宇宙中最快的速度是光速，又由於黑洞的體積無限小，所以總存在一個閾值，在這個距離上，物體繞黑洞公轉所需速度為光速，也就是物體剛好不能逃脫黑洞。一旦小於這個距離，物體就只能有去無回了。這個距離作為半徑構成的球面，稱之事件視界，因為我們絕無可能獲取這個界面之內的信息。事件視界之內的情形，同樣可以用光錐表示：
從這裡可以看出，黑洞的特性決定了其質量只增不減，即其會無限制地吞噬周圍的物質。而在實驗室里，高速粒子的碰撞會在短時間內克服一切粒子間的相互作用，使粒子被無限壓縮，形成微型黑洞，那為什麼科學家們不擔心這些黑洞所帶來的威脅呢？
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霍金輻射
誠然，在經典理論里，黑洞是一個只吃不吐的饕餮，但是在量子力學裡可不這麼認為。如果我們設無限遠處的引力勢能為0，則隨著與黑洞的距離的縮小，引力勢能會成負值且越來越小，而在事件視界內部，引力勢能的絕對值比物體可能具有的最大動能還要大，即物體可能擁有的最大動能都已經無法抵消負值的引力勢能，那物體當然無法逃脫出去了。我們稱勢能較低的地方為勢阱，而其勢能的絕對值稱為勢阱深度。顯然事件視界內部是一個極其深的勢阱。但在量子力學裡，物體是滿足波函數的一系列概率，即物體可能出現在一系列地方，只是概率不同罷了。即使物體的動能小於勢阱深度，物體仍有可能出現在勢阱之外，這種現象叫做量子隧道效應。而勢阱之外的概率隨著勢阱高度的增高而降低。在無限深勢阱中，物體出現在勢阱外的概率為0。
一維勢阱示意圖，其中V代表勢能，E代表物質的能量。
了解了這些，我們回過頭看看黑洞的情況。如果一個黑洞得不到周圍物質的補充，由於量子隧道效應，物質會慢慢逃出黑洞，黑洞會輻射出粒子而慢慢蒸發，這種現象叫做霍金輻射。而我們知道對於質量越大的黑洞，一來其勢阱深度越深，粒子出現在事件視界外的幾率越小，二來其面積/體積比越小，其相對蒸發速率越小。反過來質量越小的黑洞，蒸發得越快。根據相關計算，相當於一個太陽質量的黑洞，大約要1x10^66年才能蒸發殆盡；而相當於一顆小行星質量的黑洞會在1x10^-21秒內蒸發得乾乾淨淨，更別提實驗室製造出來的微型黑洞了！
黑洞在吸積周圍物質的同時，也在蒸發自己的質量。
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對未知的恐懼
看來，我們地球至少暫時是安全的，科學家們暫時還不會搞出可以毀滅地球的物理怪物。雖然我們暫時還不用擔心黑洞對我們的威脅，但由於已知物理定律在黑洞奇點失效，對於黑洞內部是什麼我們無從得知，我們對黑洞仍然有深深的恐懼。對未知的恐懼，是人的天性。也許通過全世界科學家的共同努力，終有一天，更加昌明的科學可以帶領我們揭開黑洞的神秘面紗，來消除我們對它的恐懼，甚至用某種手段將其作為幾乎無限的能源供人類享用。看到這，你是否滿懷期待呢？
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