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凯旋日or 世界末日?

李凯方 witten [沧桑] 2013-03-20 10:41:56 星期三 晴天 查看:118 回复:0 发消息给作者

    明天对于大多数人来说也许是再普通不过的日子,但对物理学界特

 是理论物理界确实意义非凡的一天,因为明天将要发生一件物理学

 家等候了30多年的大事......

   

    很早物理学家就已经知道自然界有4中基本作用力:电磁力,弱作

 力,强作用力,引力。描述电磁力的微观理论叫量子电动力学,描

 弱作用的微观理论叫四费米子理论,描述强作用力的微观理论当时

 还不知道,描述引力的微观理论即使到现在也还不知道,但有个强有

 力的候选者--超弦理论,不过描述引力的宏观理论大家都已耳熟能详

 了,它们就是牛顿的万有引力定律和爱因斯坦的广义相对论。统一永

 远是物理的主题,因为物理学家相信世界的本质是简单的,这看似错

 综复杂的世界应该有它共同的本原。这点根道家思想道生万物,万法

 归一很相似。到了60年代末,科学家们终于在统一的路上迈出了非常

 关键的一步,Glashow,Salam,Weinberg提出了电弱统一理论,用同一

 个理论把两种力--电磁力,弱作用力给描述了。这个理论预言了很多

 基本粒子的存在,这些基本粒子绝大部分都被后来实验发现,但还

 有一个没被发现,它就是被称为“上帝之子”的Higgs粒子。之所以

 被称为“上帝之子”是因为它在电弱统一理论中起到了至关重要的作

 用,其中一个就是它使电子等基本粒子获得质量。

 

 

    Higgs粒子虽然解决了电弱统一理论一堆的困难,但也留给了电弱

 一理论留下了一个难题:Higgs粒子本身的质量将变得无穷大!这

 理论不允许的。为了解决这个难题,物理学家认为电弱统一理论只

 是在低能情况下(大概1Tev以下)才正确的理论,在1Tev以上将会有

 的物理理论,这个新理论可以使Higgs粒子的质量变成有限。那么

 这个新理论是什么呢?这个问题就是物理学家从70年代开始到现在一

 直孜孜不倦探索的问题,在这个问题上物理学家们展示了他们天马行

 空的想象力,他们提出了很多能自圆其说新理论,其中最流行的就是

 超对称理论,这个理论认为现在已知的每种基本粒子都有一个与其相

 配的超对称粒子存在,比如与电子相配就叫超对称电子。为了证实超

 对称理论就必须在实验上发现超对称粒子,但遗憾的是直到现在也没

 有发现一点迹象表明这些超对称粒子存在。这是因为这些超对称粒子

 太重,而地球上的粒子对撞机能量还不够高,为了发现Higgs粒子和

 超对称粒子,我们必须建立能量更大的粒子对撞机。

 

   80年代末,美国国会通过议案,决定拨款110亿美元建立一台超

 粒子对撞机,并很快破土动工,但到了1993年这项工程又被美国

 国会否决了,原因当然是因为开销太大。这是一个承重的打击,整个

 理论物理学界顿时哀鸿遍野。不过很快他们又重振旗鼓,决定举全球

 之力再建一个超大型粒子对撞机。经过多方议谈,决定在欧洲核子中

 心(Cern)建造这台对撞机,这台对撞机叫Large Hadron Collide,简

 称LHC。经过10多年的努力,这台机子终于今年彻底完工,并把首次

 对撞的日子定在9月10号,也就是明天。这对物理学界来说是一件开

 天辟地的大事,30多年来,我们将首次知道超出电弱统一理论的新物

 理是什么,这对我们探索宇宙的最终本源有着至关重要的意义。

 

    尽管LHC将肩负起寻找“上帝之子”和新物理的这样伟大的历史

 使,但LHC从一开始的筹备到现在的完工都一直受到不少人的反对

 ,因为LHC有个巨大潜在威胁,这个威胁足以毁灭整个地球和人类!

 甚至有人将LHC告上法庭,要用法律的手段强制停止LHC的运作。这些

 并非完全危言耸听,因为LHC对撞的能量非常之高,相当于宇宙大爆

 炸以后10的负10次方秒的能量,人们当心这么高的能量会撞出很多微

 型黑洞,这些黑洞不断吞噬周围的物质,变得越来越大,最终会把整

 个地球吞噬掉!但科学家告诉我们,这个想法是杞人忧天,根据霍金

 黑洞理论,即便微型黑洞真的被撞出来了,它们也只会辐射出基本粒

 子,最会消失殆尽。除了黑洞威胁外,LHC还存在其它的潜在威胁,

 如宇宙射线等,但这一威胁也被科学家给否定了:宇宙空间经常发生

 比LHC能量高得多的对撞,对撞后产生出来的宇宙射线,也经过地球

 ,但地球至今完好无损。但在这里我要说的是,所有的这些威胁的声

 音和反对威胁的声音,都是基于现在已有的理论知识,但LHC能量上

 的真正物理究竟是什么,谁也不知道,也许真得会有毁灭地球的威胁

 ,虽然可能性极小极小。

 

    LHC最终给我们带来的是什么?人类探索宇宙的一次伟大胜利,

 一次灭顶之灾,我们只有拭目以待了

 

 

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