一日之棰,日取其半,万世不竭
中国古人这一哲学思辨的背后,蕴含着“物质无限可分”的思想,在同时期的西方世界,哲学家德莫克里克特认为,世间万物都是由名为“原子”的实心微粒组成的。
1919年,物理学家卢瑟福通过轰击金箔,发现原子并不是实心微粒,而是由原子核与电子组成的,而原子核又能细分为质子和中子。
在今天的物理学最前沿,物质的最小组成单位是夸克,以及还未得到证明的“弦”,但今天的物理学家们和他们的前辈一样,仍然不知道物质是否无限可分。
在探索“世间最渺小之物”的路上,物理学家们发明了对撞机,这种直线亦或者环形的科学设备,可以将亚原子粒子加速到接近光速的水平,并且还能让它们在高度真空的管道中发生碰撞。
在碰撞发生的瞬间,高能粒子们会炸裂成更小的“物质碎片”,生成一场“粒子暴雨”,而物理学家们的任务,就是从这场暴雨中,找到一滴颜色稍显不同的“雨滴”,而这一滴雨,既是新的粒子,同时也可能是物质进一步细分后的产物。
现如今地球上最强大的对撞机
是位于瑞士和法国交界处的大型强子对撞机(LHC),这个位于地下100米身处的大科学设备,总长27公里,每次运行时,都有两座核电站为它提供电力,但对今天的物理学界来说,LHC的功率还是太小了。
2013年,LHC发现希格斯玻色子后,就已经“黔驴技穷”了,因为它的功率不足以,让物理学家对希格斯玻色子进行下一步研究。
于是乎,为了更进一步探究物质的本质,高能物理学家们开始四处游说,希望找一个或者几个国家来建造新的大对撞机。
在新的大对撞机没有着落之前,现有的大型强子对撞机已经开始了升级工作,一切顺利的话到2026年,LHC的功率就将提升5到10倍。
除了欧洲之外,日本的ILC以及我国的CEPC,也属于下一代对撞机
得益于去年杨振宁和王贻芳的“对撞机之争”,如今很多人都明白了对撞机的作用,也深刻体会到了对撞机的造价昂贵,但关于对撞机还有一点,是很多人和物理学家都忽视的,那就是它和黑洞的关系。
2008年,欧洲大型强子对撞机开机之前,曾有人担心对撞瞬间的巨大质能会生成“微型黑洞”,进而吞噬整个地球,但物理学家一致认为,LHC的功率尚不足以撞出黑洞。
那么未来的超级对撞机能撞出黑洞吗?
这个问题目前还没有答案。
在科幻小说《三体》中,人类用天文尺度大小的“环日加速器”,才生成了一个微型黑洞。而在现实世界,未来的超级对撞机如果撞出黑洞,物理学家们只能求霍金了。
因为霍金是第一个从理论角度指出“黑洞有寿命”的物理学家,在他看来质量越小的黑洞,霍金辐射就越强,蒸发速度也越快,因此理论上对撞机产生的微型黑洞,会在诞生瞬间就消失,根本来不及吞噬地球。
然而直到霍金去世,他的霍金辐射理论也还停留在理论阶段,没有得到实验层面的证明,某种意义上来说,这也是霍金没能获得诺贝尔物理学奖的原因之一。
在霍金辐射还“未经证实”的今天,还未开工建造的大型强子对撞机们,多多少少是个隐患