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LHC是欧洲核子研究中心所拥有的有史以来能量最高的加速器，通过使质子加速对撞，并分析对撞所发生的反应而试图破解基本粒子之谜。科学家正在利用LHC实验寻找额外维度。如果存在额外维度的话，LHC内的质子相撞时可能会形成极小黑洞。米开朗基罗·曼加诺博士是欧洲核子研究中心理论研究团队的一员，就存在额外维度时可能会发生的现象等接受了Newton的采访。

图1. 米开朗基罗·曼加诺（Michelangelo Mangano）

1961年出生于意大利米兰，在比萨大学（意大利）获得博士学位，研究领域为高能物理。曾任职于美国费米国立加速器研究所和意大利国立核物理学研究所，自1995年起任欧洲核子研究中心高级科学家至今。

曾给500多封邮件回信，告知对方“LHC非常安全”

Newton：我听说，如果存在额外维度的话，LHC内的质子相撞时可能会形成极小的黑洞。如果真的形成黑洞的话，黑洞会将周围的物体都吞噬了，的确令人感到恐慌。

曼加诺：我们用LHC做实验的目的是探索人类迄今为止从未见过的现象，很多人担心会发生什么可怕的事情，出现这样的想法是非常自然的。假设生物学家宣布要“创造一种自然界根本不存在的全新生物”的话，你肯定也会担心，会不会出现至今从未有过的新疾病或危险基因呢？

不过，LHC实验与此截然不同。为什么这么说呢？这是因为LHC实验基本上都是再现宇宙中已经发生过的现象。例如，质子相撞每天都以宇宙射线和大气相撞的形式不断出现。但是，相撞时的详细情景、是否形成了微小黑洞，这些我们都不清楚，所以才要通过实验来了解。

如果质子相撞形成了微型黑洞并对周围造成危险的话，那么，这样的问题早已在宇宙的很多地方都出现过了，只不过我们没有观测到罢了。我们常常用这种说法向从事科研的人以及比较了解科学的人解释LHC的安全性。

Newton：您在2008年就LHC可能形成的黑洞的安全性发表了一个报告。我听说，一些认为LHC不安全的人曾诉诸法庭要求LHC停止运转，您当时的处境很艰难吧。

曼加诺：其实，我现在每周还会收到一些担心LHC危险的邮件。迄今为止，我大概已经回复过五六百封这样的邮件了。

Newton：LHC自2008年开始运转，已经过去好几年了，现在还有这样的邮件？

曼加诺：是的，现在还收到邮件呢。我想，可能是因为今年LHC提升能量重新启动后，有人再次感觉危险的缘故吧。此外，我们每年秋天都要把质子变更为重离子进行实验，所以这一时期也会收到对新实验的安全性感到担忧的邮件。我想，这种情况大概会一直持续下去的。

人们的担忧不是理论上的，而是感情上的。我觉得，我们必须理解并积极应对这种担忧。

额外维度改变黑洞的形成条件

Newton：为什么存在额外维度的话，LHC才有可能形成黑洞？

曼加诺：虽然现在还不清楚是否存在额外维度，不过，如果存在的话，则有可能形成微型黑洞。如果我们的世界是广义相对论所描述的四维时空，不存在额外维度的话，则必须有比LHC现有能量高许多的能量才能形成人造黑洞，仅靠LHC是无法形成黑洞的。

Newton：我听说，大量物质必须集中于一点，密度无限大才能形成黑洞。现在LHC还没有能力形成如此高的密度吧。

曼加诺：是的。不过，如果存在额外维度的话，引力的强度将发生变化。这样的话，说不定以LHC的现有能量完全可以形成黑洞呢。

图2. 在LHC中形成黑洞

图片描绘了质子在LHC中相撞，形成微型黑洞的情形。科学家预测，可能形成的微型黑洞与宇宙中现有的巨大黑洞不同，不会吞噬周围的物质，形成后马上就会“蒸发”掉。通过观测这一过程中所形成的各种粒子，可以证实是否真的形成了黑洞。

Newton：为什么引力强度的变化与黑洞的形成有关系呢？

曼加诺：自然界中存在着几种不同的力，只有引力比其他的力，例如电磁力和强力等小许多。这是一个巨大的未解之谜。科学家完全不清楚为什么只有引力是如此微弱。这也是提出额外维度的原因之一。

（把手里的纸团撕碎）例如，这个纸屑被地球引力所吸引，（用衬衣袖子摩擦手中的塑料圆珠笔后，靠近撕碎的纸片）你瞧，纸屑浮起来啦。圆珠笔带的一点点静电轻而易举地就战胜了巨大地球的引力。这是证明电磁力远远比引力强的一个例子，一直让物理学家们感到困惑不解。

Newton：这是引力太微弱阻碍“力的统一”的问题。

曼加诺：研究认为，如果存在额外维度的话，引力会扩散到额外维度的方向，所以，在我们的世界里引力才会如此微弱。另外，在与缩小后隐藏起来的额外维度相同大小的尺寸上，我们能够感受到扩散变弱前的引力，引力变得像其他的力一样强。

Newton：这就是说，物质变得容易被引力压缩了。

曼加诺：如果引力变大了许多的话，以LHC现有的能量就能够在质子相撞时形成微型黑洞，当然，其前提是存在额外维度。

（本文发表于《科学世界》2016年第5期）