太空中没有哪个天体比黑洞更神秘——也更令人恐惧。黑洞曾被称为“冰冻之星”，当一颗大质量恒星燃尽并坍缩自身时形成，最终产生如此强大的引力，以至于连光都无法逃脱。尽管物理学家可以推断出宇宙中黑洞的存在，但他们无法直接观测到它们。然而，当世界上最大的粒子加速器——大型强子对撞机（LHC）——在瑞士日内瓦附近上线时，制造微型黑洞或许是可能的。这台新机器的核心是一个长达17英里的环形隧道，粒子将以接近光速的速度碰撞，产生的温度是太阳核心的10万倍。物理学家将观察这些碰撞，不仅是为了寻找物质基本构成、隐藏维度和赋予物质质量的假想粒子——希格斯玻色子的线索，也是为了寻找短暂出现又消失的微型黑洞。
但有几个“耶利米”会阻止这一切。一项在檀香山美国地方法院提起的诉讼试图阻止该加速器的开放，该加速器部分由能源部和国家科学基金会资助。2000年，一项类似的诉讼被提告布鲁克海文国家实验室，以阻止当年启动的相对论重离子对撞机（RHIC）的运行。当时的指控与现在一样，认为对撞机产生的微型黑洞可能会合并并吞噬地球，从而终结我们所知的一切生命。LHC的科学家公开驳斥了该诉讼是胡说八道，但私下里也仔细核查了他们的计算，以确保万无一失。DISCOVER询问了参与LHC实验的布朗大学物理学家格雷格·兰兹伯格，我们是否应该为此事而失眠。
首先，微型黑洞可能在LHC上如何被产生？
当过多的物质被压缩到极小的空间内时，它会在自身引力作用下坍缩并形成黑洞。天体黑洞的形成就是这样。现在，LHC实际上并没有产生多少物质，但它将巨大的能量集中在极小的体积内，爱因斯坦证明，对于运动中的粒子，引力作用是由能量而非质量决定的。当两个粒子靠得非常近时，如果它们之间的引力相互作用足够强，就可能在LHC上产生黑洞。但这只在预测存在额外维度的某些模型中才可能发生。
额外维度与黑洞有什么关系？黑洞的产生需要强大的引力。但引力比其他力，如电磁力，要弱得多。解决这个问题的一种方法是假设存在一个引力载体——称为引力子——可以接触到的额外空间维度，但其他粒子，如夸克、电子和光子，却无法接触。如果是这样，引力可能从根本上很强，但对我们来说仍然显得很弱，因为引力子大部分时间都在额外空间中度过，很少进入我们的世界。
想象一根又长又细的吸管。如果你从远处观察它，你可能无法分辨出吸管有一个卷曲的第二个维度，即它的周长。吸管在你看来就像一条线——也就是说，是一维的。然而，如果你近距离观察吸管，距离接近其半径时，你就会开始分辨出它的第二个维度，并看到它实际上是二维的。大体上也是如此，当两个粒子非常接近时，它们就开始感受到来自额外维度的引力，从而感受到真实的、未被稀释的引力。这基本上就是LHC上黑洞生产成为可能的那种框架。但应该明白，这只是一个模型。它是否属实，谁也说不准。
微型黑洞将如何被观测？它们会发出比恒星或太阳发出的光更热得多的光，因为它们的温度比恒星或太阳高许多数量级。它们会发出高能伽马射线，还会发出我们能够探测到的各种粒子，如电子和μ子。
我们能确定LHC产生的黑洞不会膨胀并吞噬地球吗？我认为诚实的回答是肯定的。LHC产生的黑洞也必须由每天数百次的宇宙射线轰击地球来产生。当宇宙射线撞击地球物质粒子时，这与LHC中发生的碰撞类型相同。因此，我们能够在这里讨论这些事情这一事实就告诉我们，即使黑洞被产生，几乎一切都会非常安全。要么根本不会产生黑洞，要么它们会由于霍金辐射或等效机制而非常、非常迅速地衰变。
霍金辐射到底是什么？斯蒂芬·霍金在20世纪70年代初就表明，黑洞并非完全是黑色的。如果可以这么说的话，它们带有一丝灰色的色调。这意味着黑洞不仅仅是吞噬一切——或者科学上称为“吸积”——事实上，它们必须向外辐射能量。这个过程被称为霍金辐射。
霍金辐射的强度取决于黑洞的温度。温度越高，辐射越强，就像一根热金属棒比冷金属棒散发更多的热量一样。现在我们发现，黑洞的温度与其质量成反比。黑洞质量越大，温度越低。因此，小黑洞非常热，辐射很多，而巨大的天体黑洞则非常冷，几乎不辐射。宇宙中的黑洞非常冷，以至于它们蒸发需要花费永恒的时间，比宇宙的年龄长许多数量级。
相比之下，LHC上的黑洞只能存在一瞬间，就会将它们的质量辐射掉。这不足以让它们在辐射爆发中消失之前吸积任何东西。这些黑洞几乎会瞬间蒸发，移动范围不超过原子核的大小。
是否有办法量化在LHC上发生灾难性事件的可能性？在量子力学中，概率永远不等于零，但如果概率非常小，就不必担心。有可能房间里的所有空气分子都会突然聚集到房间的一半，导致你无法呼吸。但我们在这里谈论的是风险管理，我认为人们应该担心概率大的事情。
如果在LHC上探测到黑洞，这对物理学意味着什么？最重要的是，它可能有助于我们建立量子引力理论，这是唯一一个尚未被量子力学真正解释的力。我们对量子引力理论的样子知之甚少，而在LHC上产生这些黑洞可能是最接近回答这个问题的方法。
