深夜仰望星空时,可曾想过:此刻正有数十万个微型黑洞穿透地球,也穿透了您的身体?
这些黑洞并非科幻作家天马行空的幻想,而是理论物理学中真实存在的概念——原初黑洞。
它们是宇宙大爆炸后瞬间诞生的时空奇点,体积可小于原子核,质量却堪比一座高山。
更令人震撼的是,美国水牛城大学科学家近期提出:这些神秘天体可能正悄无声息地穿越我们的星球和身体,只在微观尺度上留下蛛丝马迹。
原初黑洞与我们熟知的恒星坍缩黑洞截然不同。它们诞生于138亿年前宇宙初生的混沌时刻。
当炙热的原始汤中某些区域密度异常高时,引力战胜了膨胀压力,物质直接坍缩成无限致密的奇点,这便是原初黑洞的诞生。
这些宇宙遗孤的质量范围极广——小至一座山峰(约10¹²千克),大到整个小行星(10¹⁹-10²²千克)。
最令人惊叹的是它们的尺度:一个质量相当于珠穆朗玛峰的黑洞,直径仅有万亿分之一毫米,比原子核还要小得多。
2025年初,《暗宇宙物理学》发表论文提出,这些微型黑洞可能是暗物质的重要组成部分。
如果这一理论成立,那么银河系中可能漂浮着数以万亿计的原初黑洞,它们如幽灵般在星际空间游荡,偶尔穿透恒星、行星,也包括我们的地球和身体。
当一个原初黑洞接近地球时,会发生什么?答案既不像末日电影中的地球撕裂,也非能量爆发的炫目景象。事实上,这个过程安静得令人失望。
质量为10²²克(约月球质量的十分之一)的原初黑洞穿透岩石时,只会留下直径约0.1微米的笔直隧道——比头发丝细千倍。
若黑洞穿过人体,同样会留下一条微观通道。但由于人体组织的松散特性,这个直径1微米左右的隧道几乎瞬间愈合,不会造成可察觉的伤害。
黑洞穿过物质时的能量释放微乎其微。研究表明,即使一个1015千克的黑洞(相当于一座小山的质量)以每秒300公里的速度穿过人体,释放的能量仅相当于几个X光光子,远低于人体可感知的阈值。
科学家甚至计算出这种事件的概率:即使假设原初黑洞构成全部暗物质,一个人一生中被黑洞穿过的几率也低于十万亿分之一。
在宇宙尺度上,这几乎可以忽略不计;但对地球上的物质而言,这却是一个持续数十亿年的过程。
如何寻找这些看不见的宇宙幽灵?物理学家们提出了精妙的“宇宙考古”方案。
古老岩石和陨石是理想的探测媒介。一块存在了数十亿年的古老岩石中,发现黑洞隧道的概率约为百万分之一。
这些隧道能在电子显微镜下呈现为完美的直线通道,区别于自然形成的晶体缺陷。
科学家建议使用大面积金属板作为探测器,通过显微技术寻找突然出现的微米级隧道。
特别有价值的“老物件”包括古建筑构件、古代金属器物等长期暴露在宇宙射线下的材料。
原初黑洞被小行星或行星捕获后,会逐步吞噬其内部物质。一个被岩质天体俘获的黑洞会首先吞噬其液态核心,形成空心结构。
科学家计算出这类中空天体的半径不会超过地球的1/10(约640公里),否则自身重力会将其压垮。
黑洞研究不仅关乎微观世界,更触及宇宙最深刻的本质。
罗德岛大学物理学家Gaurav Khanna提出,我们的宇宙可能本身就在一个巨大黑洞内部。
黑洞奇点与大爆炸奇点的数学相似性暗示:宇宙诞生可能是母宇宙中某个黑洞的“反弹”,而我们的宇宙仍在黑洞内部膨胀。
若此理论成立,地球家园所在的这个黑洞必须足够大——具有宇宙级别的尺寸,才使得人类无法探测到时空的扭曲。
霍金晚年提出,旋转的超大质量黑洞中心可能形成通往其他宇宙的通道。“黑洞必须是足够大的,而且它在旋转,那么它就可能拥有通往另一个宇宙的通道,”霍金在斯德哥尔摩的演讲中这样描述。
但他随即幽默补充:“尽管我渴望太空飞行,但我并不想去黑洞里看看。”
2025年6月发表在《物理评论快报》的研究表明,快速旋转的超大质量黑洞可成为天然粒子加速器。
其释放的等离子喷流中,粒子能量可达地球最强对撞机的万亿倍,为研究暗物质提供了前所未有的“宇宙实验室”。
尽管微小黑洞穿越人体无害,但若人类遭遇宏观黑洞,结局则完全不同。
靠近黑洞事件视界时,人体将经历“意大利面化”(Spaghettification)——头脚间的引力差会把身体拉成细长的粒子流。即使原子结构,也将被彻底瓦解。
对远处观察者而言,坠向黑洞的宇航员身影将永远冻结在视界边界。而在黑洞内部,时间箭头可能完全逆转或消失,已知物理定律全部失效。
即使躲过引力撕裂,黑洞吸积盘发出的强烈X射线和伽马射线也足以瞬间摧毁生命。穿越虫洞的设想更面临“通道稳定性”难题——虫洞可能在人进入后瞬间坍塌。
宇宙从未停止创造奇迹。2025年6月,冰立方中微子天文台探测到有史以来能量最高的中微子,科学家推测其源头可能是银河系中心黑洞的粒子加速过程。
而在地球深处的古老岩石中,电子显微镜正扫描着每一条可能由黑洞穿越留下的微观隧道。这些来自宇宙的隐形信使,或许正悄然改写人类对现实的认知边界。
当夜幕再次降临,请记得:您刚刚读过的这几分钟里,可能已有数个原初黑洞穿越了您的身体。
它们不留痕迹,却携带着宇宙创世之初的秘密——那是138亿年前大爆炸留下的量子涟漪,如今仍在时空中回荡。