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那么，为什么有人会提出大型强子对撞机中可以产生黑洞的可能性呢？理由是，物理学家们认识到，空间与引力的性质可能与我们迄今观测到的截然不同。引力也许不只在已知的三个特定维度中传播，也会在目前不可见也无法察觉的额外维度中传播。额外维度在我们已经作出的测量下没有产生任何可以辨识的效应。但当达到大型强子对撞机的能标时，额外维度的引力（如果它存在）就有可能表现出可被探测的性质 。
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如我们在第17章中所将见到的那样，在第7章中简洁地引入的额外维度是一个异乎寻常的观念，但是有着合理的理论基础，甚至有可能解释为什么我们已知的引力那么微弱。引力有可能在高维世界中很强，但是在我们观测到的三维世界中，它被“冲淡”而表现得很弱。或者，根据拉曼·桑卓姆和我的观点，它可能在额外维度中变化，因此在高维空间中，它可能在其他地方很强，然而在我们的位置却很弱。我们现在还不知道哪种观念是正确的。它们还远不能被确定，然而如第17章中将要提到的，对大型强子对撞机的实验物理学家有可能发现的事物而言，他们都是最有希望的竞争者。
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这样的情节意味着，当我们探索额外维度在原则上可能出现的更小尺度时，引力的一种非常不同的表现形式有可能出现。包含额外维度的理论预示着，宇宙的物理性质应该在我们很快就能探索到的高能标与小尺度下发生变化。如果额外维度的实在性确实与观测到的现象有关，那么在大型强子对撞机的能标下，引力效应将会变得比我们之前想象的更强。在这种情况下，大型强子对撞机的结果不会简单地取决于我们已知的引力，还会取决于高维宇宙中的更强引力。
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如果引力真的那么强，那么质子就可以令人信服地在一个小区域中对撞，从而约束住创造高维黑洞所需的能量。如果这些黑洞能持续足够久，那么就可以吸入质量与能量；如果它们把这一过程无休止地进行下去，那么它们就会变得很危险。这正是那些担忧者们所设想的悲惨结局。
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幸运的是，黑洞的经典计算（只依赖于爱因斯坦的引力理论）并不是决定这个结果的事物。霍金有很多成就，然而他的成名之作是，量子力学机制为被吸入黑洞的物质提供了一种逃逸的可能性。量子力学允许黑洞衰亡。
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黑洞的表面很“热”，它的温度取决于质量。黑洞像炽热的煤块一样辐射，把能量向四面八方传播出去。黑洞依然吸引离它过近的物质，然而量子力学告诉我们，通过“霍金辐射”从黑洞表面蒸发出来的粒子带走能量，所以它慢慢地使黑洞的质量变小。这个过程甚至允许很大的黑洞最终辐射掉它所有的能量，从而消失。
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由于大型强子对撞机最多也就能达到恰好可以产生黑洞的能标，唯一可能产生黑洞的形式必然是微型黑洞。如果黑洞产生时小而炽热，正如大型强子对撞机中可能产生的那样，那么它非常有可能立即消失。根据霍金辐射而产生的衰亡会迅速让它覆灭。所以，即使更高维度的黑洞确实形成了（假设整个理论从一开始就是正确的），它们也不会存在足够长的时间而造成任何伤害。大型黑洞蒸发得十分缓慢，然而微型黑洞非常炽热，它几乎瞬间就把能量蒸发一空。从这方面来讲，黑洞是非常奇怪的。大多数物体，比如煤，会随着辐射而变冷，黑洞却随着蒸发而变热。最小的黑洞是最炽热的，因此其辐射也最为强烈。
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由于我是一名科学家，我必须坚持严谨性。从技术上讲，以上论述的正确性取决于霍金辐射与黑洞衰亡确实存在。我们只理解非常巨大的黑洞，并精确地知道描述它们引力系统的方程。那些经过充分验证的引力定律给出了关于黑洞可信赖的数学描述。然而，对于极端微小的黑洞，我们并没有足够多的可信方程可以描述。于那些微型黑洞而言，量子力学将会生效——不仅是对蒸发过程，还对描述这些事物自身本质的过程。
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没有人真正知道应该如何解决一个引力与量子力学共同支配系统中的问题。弦理论是物理学家们迄今为止最好的尝试，然而我们现在还不明白它的全部含义。这意味着，在原理上有可能存在漏洞。极端微小的黑洞只有可能通过量子引力理论来理解，它们不可能与我们应用经典引力理论导出的大型黑洞的行为相同。也许这种微型黑洞的衰亡速率压根就没有我们想象的快。
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即便这样，这也并不是一个很严重的漏洞。只有一小部分人（如果存在的话）担心这类问题。只有可能长大的黑洞才可能具有危险性，微型黑洞不可能吸收足够多的物质而构成威胁。唯一潜在的风险是，微型黑洞在蒸发之前就成长到了危险的尺度。然而，即使是不能精确地知道那些黑洞是什么，我们也可以估计它们的持续时间。这些估计显示，它们的寿命对形成一个危险的黑洞来说是如此之短，以至于即使是处于概率分布尾端最不可能发生的事情，仍然非常安全。微型黑洞的行为不会与我们熟悉的不稳定粒子有太大的不同。如这些短命的粒子一样，微型黑洞也会很快地衰亡。
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某些人依旧担忧，即便符合一切已知的物理理论，霍金辐射依然有可能是错误的，而黑洞有可能完全是稳定的。毕竟，霍金辐射理论未经观察证实，因为已知黑洞中的辐射太弱，我们不可能探测到。物理学家们有理由怀疑这种说辞，因为那样他们不仅要抛弃霍金辐射理论，还要抛弃很多独立的、经过良好验证的物理理论。此外，霍金辐射理论之下的逻辑能够直接预测许多已经观察到的现象，这让我们对它的有效性有了更强的信心。
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虽然如此，霍金辐射从来没有被观测到过。所以，为了确保绝对的安全，物理学家提出了如下问题：
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如果霍金辐射出于某种原因并不正确，大型强子对撞机中也许能产生稳定、永不衰亡的黑洞，那么它们会是危险的吗？
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幸运的是，存在更强的证据证明，那些黑洞不存在任何危险。这些讨论不需要有关黑洞衰亡的假设，也不是纯理论的探讨，而仅仅出于在宇宙中实际观测到的证据。2008年6月，两名物理学家，史蒂夫·吉丁斯（Steve Giddings）与米开朗基罗·曼加诺（Michelangelo Mangano）[1] ，以及不久之后的大型强子对撞机安全评估小组[2] 写下了明确的、以经验为基础的文章，令人信服地排除了任何黑洞灾难发生的情景。吉丁斯与曼加诺计算出了形成黑洞的可能速率，以及假使黑洞确实是稳定而不衰亡的，它们将在宇宙中产生什么样的影响。他们发现，即便我们还无法在地球上的加速器中达到足以产生黑洞的能量（即便是高维黑洞），在宇宙中这样的能量却经常可以被达到。由高能粒子组成的宇宙射线时时在空间中穿过，它们经常与其他事物碰撞。虽然我们没有办法像我们在地球上进行的实验一样去研究这些碰撞结果的细节，但是这些碰撞的能量至少与大型强子对撞机能达到的能量相当。
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如果额外维度理论是正确的，那么黑洞就有可能从天体物理学的事物中产生，甚至从地球或者太阳中产生。吉丁斯与曼加诺对某些模型（速率取决于额外维度的数量）进行了计算，结果显示，黑洞成长得太慢，无法构成任何危险——即便是在数十亿年之后，大多数黑洞依旧会保持极小的状态。在其他情况下，黑洞确实可能吸收足够的物质而长大，但是它们往往是载荷的。如果它们确实危险，那么它们很早之前就会束缚在地球与太阳的内部，并把地球与太阳的物质都吸进去。由于地球与太阳看上去一切正常，那些载荷黑洞（即便是那些迅速吸引物质的）也不会造成危险的结果。
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所以，唯一的危险来自不载荷且能迅速长大的黑洞。在这种情况下，地球的引力（唯一能让它们慢下来的力）不会有效地阻止它们。这样的黑洞会穿过地球，但我们不能用地球的存在性来论证它任何的潜在危险。
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然而，吉丁斯与曼加诺排除了即使在这种情况下的危险性，因为大密度天体（即中子星与白矮星）的引力，能足够强到在黑洞逃逸之前阻止它们。随着极强的引力作用，超高能宇宙射线击打在这些高密度星体之上，并已经产生过大型强子对撞机中有可能产生的那种黑洞。中子星与白矮星比地球的密度还要大，大到它们的引力本身便足以把黑洞束缚在其内部。如果这样的黑洞确实被制造出来，也确实是危险的，那么它们就应该已经摧毁了我们已知存在了数十亿年的事物。宇宙中这种星体存在的数量表明，如果黑洞存在，它们就必然是安全的。即便黑洞确实形成了，它们也必须几乎立刻就消失，或者至少只留下无害而稳定的残余物。它们不会有足够的时间造成任何伤害。
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除了这些之外，在吸引、毁灭物质的过程中，黑洞会释放出大量的可见光，而这种现象尚未被观测到。“我们所知的宇宙的存在”与“缺乏任何白矮星毁灭的信号”，是大型强子对撞机可能制造的黑洞并无危险性的有力证据。宇宙的这种状况告诉我们，地球不会被大型强子对撞机中的黑洞毁灭。
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现在大家可以松一口气，舒缓一下心情了。然而，我还要把有关黑洞的故事继续讲下去——这一次是从我自己，一个在相关领域工作的物理学家的视角出发的。这些领域包括产生低能量黑洞所需的空间额外维度理论。
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在黑洞论战吸引媒体眼球之前，我就已经对这个研究主题很感兴趣了。我的一位法国同事、朋友曾经任职于欧洲核子研究中心，现任职于一家称作奥格（Auger）的实验室。这家实验室主要研究穿过大气层来到地球上的宇宙射线。这个同事向我抱怨，大型强子对撞机分走了本可以用来研究相同能标的宇宙射线的资源。由于他的实验精确度太低，只有那些具有引人注目特征的事件才有可能被找到，比如正在衰亡的黑洞。
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因此，我与一位时为哈佛大学博士后的同事帕特里克·米德（Patrick Meade）合作，计算出了他们可能观察到的这种事件的总数。在更精确的计算之后，我们发现这个数字远小于物理学家们原本乐观的预测。我在这里使用“乐观的”这一修辞，是因为我们总是期待出现新物理学的证据。我们并不关心地球上乃至宇宙中可能发生的灾难，而我相信你现在也应该认为，这并不是什么真正值得恐惧的事情。
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在意识到奥格实验室不会发现微型黑洞之后，即便更高维度的粒子物理学现象解释正确，我们的计算也让我们十分好奇：为什么其他物理学家声称大型强子对撞机中可能会产生大量黑洞？我们发现，这个数量也可能被大大地高估了。虽然粗略的估计显示，在那种情况下，大型强子对撞机有可能大量地产生黑洞；然而我们更细致的计算却说明事实并非如此。
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帕特里克和我并不关心危险的黑洞。我们希望知道小型、无害、很快衰亡的高维度黑洞是否能产生，以及它是否预兆着高维度引力的存在。我们的计算结果表明，就算有可能，其概率也非常小。当然，如果真的有可能，那么这将是拉曼·桑卓姆与我提出的理论的一个良好证据。但是作为一名科学家，我必须承认计算结果。在这个结果下，我们不能抱有错误的期待。帕特里克与我（以及大多数物理学家）并不期待即便是小型黑洞的出现。
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这才是科学家的工作方式。他们提出观念、粗略估算，然后再回头核实细节。事实上，细细推敲并修正原本的理念并非是愚笨的象征，而只是昭示着科学探索艰难而永无止境的标志。在我们确定理论、实验上的最佳结论之前，还要经历一些或是向前、或是向后调整的中间阶段。令人沮丧的是，帕特里克与我没有及时完成这些计算，导致我们未能阻止有关黑洞的论战深入媒体，并且引发了一场诉讼。
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然而，我们的确意识到了，不论黑洞最终是否产生出来，有关其他大型强子对撞机中强烈相互作用着的粒子有趣的迹象，依旧会为引力与其他相互作用力的潜在本质提供重要的线索。我们还将看到在更高维度、更低能标下其他的信号。在看到这些奇异信号之前，我们知道并不存在制造黑洞的可能性。然而，这些其他信号本身也许最终可以阐明引力的某些性质。
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