如果微型黑洞穿過你的身體會發生什麼？研究揭曉驚人答案

在當今宇宙中，黑洞的形成源於巨型恆星耗盡燃料後，在自身重力作用下坍塌。這限制了現今宇宙中恆星黑洞的最小尺寸；它們必須由大量物質壓縮在一個小區域內形成，且僅存在於質量約為太陽20倍的恆星中。

另一方面，原始黑洞是假設在宇宙誕生最初幾秒內形成的黑洞，當時所有後來形成恆星和星系的物質都更加緊密地聚集在一起。NASA解釋道：「在那個時刻，熱物質的某些區域可能密度高到足以形成黑洞，質量範圍從比迴紋針輕10萬倍到比太陽重10萬倍不等。隨著宇宙迅速膨脹和冷卻，這種形成黑洞的條件便結束了。」

如果它們確實形成，這些黑洞可能至今仍存在。甚至有人提出，比原子還小的原始黑洞可能每天穿過地球而不對地球造成傷害，或者每千年左右可能有一個較大的黑洞穿過。但至今我們從未檢測到它們。

這篇尚未經過同行評審的新論文，靈感來自於先前一篇關於宏觀暗物質（MACROS）的論文，這是一種暗物質候選者，其大小範圍從微小顆粒到小行星大小的物體。範德比爾特大學物理學教授Robert J. Scherrer在新論文中解釋道：「在那篇論文中，顯示了MACRO暗物質對人體的影響將具有足夠的破壞性，因此未觀察到這類影響可以對MACRO的質量和截面積設定有用的限制。」

Scherrer推論，對原始黑洞進行同樣的分析，可以對原始黑洞（另一種暗物質候選者）設定類似的限制。論文探討了兩種可能對人體造成傷害的不同效應。「首先，原始黑洞會在其路徑上產生超音速衝擊波，摧毀沿途的組織。其次，潮汐重力會傾向於撕裂體內的細胞。」

Scherrer計算了產生類似子彈穿過人體傷害所需的最小能量，估計質量需要約1.4×10¹⁷克，相當於一顆小行星的質量。觀察潮汐力造成的傷害則更加有趣。首先，什麼是潮汐力？NASA解釋道：「潮汐力是兩點之間重力強度的差異。月球的引力場在地球直徑上產生潮汐力，導致地球變形。它還在固體地球中引發數米的潮汐，在液態海洋中引發更大的潮汐。如果潮汐力強於物體的凝聚力，物體將被破壞。」

微型黑洞產生的潮汐力對人體會有有趣的影響。Scherrer寫道：「當原始黑洞穿過人體時，它會在附近產生強大的潮汐力。這些力會對附近的人體細胞產生拉力，足夠強的力會撕裂細胞。對這種解離最敏感的細胞可能是人腦中的細胞。」然而，計算撕裂人腦細胞所需黑洞的大小，結果顯示需要更大的黑洞，約7×10¹⁸至7×10¹⁹克。產生的衝擊波比潮汐力更具破壞性。

雖然這些知識很有趣，但它可以幫助我們限制作為暗物質候選者的原始黑洞的質量。Scherrer寫道：「有趣的是，導致人體嚴重傷害的最小原始黑洞質量接近原始黑洞暗物質的下限，這提高了未發生此類事件可能對原始黑洞豐度提供額外限制的可能性，就像MACRO暗物質的情況一樣。」但假設所有暗物質都是原始黑洞，且它們至少大到足以造成傷害，他發現每年受傷的數量約為10⁻¹⁸，這是一個極小的數字。

Scherrer總結道：「也許更有趣的結果是這個限制有多弱。質量約為1,016克的黑洞相當於一顆小行星的質量，但這樣的黑洞可以直接穿過人體，只產生微不足道的重力效應。」該研究已發布在預印本伺服器arXiv上。