只要花時間,就可以找到對撞中的黑洞

文 / 一流人      2017-12-25
只要花時間,就可以找到對撞中的黑洞


黑洞對撞機

總而言之,重力看起來與其他兄弟姐妹作用力十分不同,因此每個人都懷疑它是宇宙夫人收養的或是紅杏出牆的結果。重力比其他力小得多,只有一個方向(只吸引而不排斥),看起來不相容於其他力的理論結構,以上總總,是宇宙中最大的奧祕之一。為何如此?我們一無所知。我們可以做些什麼來回答這些難題呢?

了解世界如何運作的一個方法是進行實驗測試,然後提出別出心裁的想法,來解釋我們所看到的結果。理想情況下,我們想同時測試廣義相對論(古典重力論)和量子力學,看看何者為真(如果其中有的話),何者為假。舉例來說,如果我們觀察到兩個質量粒子交換重力子,將帶來決定性的證明:重力是量子現象。

如果能這樣做,那會很棒,但想想這個實驗有多難。記住,重力真的很弱,甚至整個地球的重力也沒超過一個小磁鐵的電磁力。如果把兩個粒子聚集在一起,它們之間的重力將幾乎為零,並且會受更強大的電磁力、弱核力和強核力的力量壓過去。

為了觀察重力,我們需要不計其數的質量。我們需要創造一個實驗情況,在那裡我們讓巨大無比的質量相撞,而所有其他基本力都已互相平衡。不,我們絕不是想讓百萬公斤的木瓜對撞(註一)。你把想像力發揮到臨界點,試著在心中擘劃出一個令人難以置信的概念:「黑洞對撞機」。

如果要在量子位階上探測重力,你需要把兩個巨大的宇宙物體相互撞擊。顯然,這不是一個人可以建造或操作的實驗(合理估計出的預算,會使建造死星看起來物美價廉)。然而很幸運,我們的宇宙幅員遼闊,充滿了稀奇古怪的東西。如果花足夠長的時間觀察,你幾乎可以找到任何夢寐以求的東西,包括對撞中的黑洞。

雖然黑洞對撞事件無法按計畫發生,而且不可重複。但是每隔一段時間,當兩個黑洞靠得夠近,就會試圖吞噬對方,這正是科學家正在尋找的。宇宙中有些黑洞正發生碰撞,陷入死亡螺旋狀態,而且可能會產生重力子,並把重力子往每個方向射出。我們需要做的就是觀察!但這並不容易,即使由黑洞對撞機產生的重力子,也將很難發現。重力相當微弱,即使重力子穿過你,你也沒有感覺。還記得微中子嗎?它是鬼魅般的粒子,可以穿過一個光年厚的鋁塊。重力使微中子看起來像交際花:周遊於聚會裡,以與眾人交談為樂。事實上經過計算,木星大小的偵測器即使靠近超強重力源,每隔十年也只能看到一個重力子。

註一:好啦,我們現在正在考慮。

本文節錄自:《這世界難捉摸》一書,豪爾赫.陳(Jorge Cham)、丹尼爾.懷森(Daniel Whiteson)著,徐士傑、葉尚倫譯,天下文化出版。

關鍵字: 閱讀科技


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