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/c,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。
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。
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。
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。
--
FROM 116.7.8.*