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黑洞有史瓦西半径,基本粒子呢?

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牛顿之后的拉普拉斯曾用万有引力计算过一种情况,当一个星球的逃逸速度达到了光速,这颗星球就会是漆黑一片。通过计算显示,只要星球的半径小于GM/c2,星球就成了一颗“黑星”。到了1916年,史瓦西给出了广义相对论球对称引力场的严格解,由此给出了史瓦西半径的概念。在到一致密天体的距离小于史瓦西半径的位置,任何物质或能量都不能逃出史瓦西半径的界限。这样的致密天体就是黑洞。巧合的是,史瓦西给出的史瓦西半径和拉普拉斯给出的“黑星”半径极限是一样的。

黑洞有史瓦西半径,基本粒子呢?

有了史瓦西半径的公式,就可以代入各星球的质量,求出星球的史瓦西半径。比如太阳的史瓦西半径约为2989米,把太阳压缩到半径不到2989米的球内,太阳就变成了一颗黑洞。地球的史瓦西半径大约只有9毫米,把整个地球压缩到半径不足9毫米的球内,地球也会成为一颗黑洞。

如果把一个粒子的质量代入史瓦西半径的表达式,计算出来的是粒子的史瓦西半径吗?电子的质量约为9.1乘以十的负31次方千克,代入史瓦西半径的表达式可得电子的史瓦西半径比普朗克长度还要小20多个数量级。在那样小的尺度之下,人类的物理学已经不再适用。

黑洞有史瓦西半径,基本粒子呢?

欧洲的大型强子对撞机曾被一些人认为有望制造出黑洞。之所以会有这样的想法,是因为对撞机可以给质子提供很高的能量,根据爱因斯坦的质能方程,能量和质量是等价的。对撞机内质子的质量可以被加速到原质量的1000倍以上,能量更高的质子对撞机还可以继续提高质子的质量。两个能量很高的质子和反质子若是迎头相撞,就可以将很高的能量集中在很小的区域内。如果能量足够高,一枚迷你黑洞就诞生了。

黑洞有史瓦西半径,基本粒子呢?

至于需要多高的能量才能在对撞机内制造出黑洞,目前没有人能够给出确切的答案。有理论认为在更小的尺度上万有引力会增加得更快一些,这样人类已经可以用对撞机制造出黑洞。只是这样的黑洞质量实在是太小了,以至于它的寿命极短,短到人类的仪器还没有探测到它,它就由于霍金辐射而烟消玉陨。

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