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不久前，欧洲核子研究中心（CERN）的物理学家Frank Zimmermann和哲学家Grigoris Panoutsopoulos联合撰写了一篇有关粒子物理学的文章。在文章中，两位学者探讨了粒子物理学家计划花费200亿美元建造下一代更大的粒子对撞机——未来环形对撞机（FCC）。为了证明他们的观点，作者引用了1977年的一段话，并忽略了此后的40年，这确实很好地说明了目前粒子物理学存在的所有问题。 根据作者的观点，新一代粒子加速器将会告诉我们有关宇宙创生的信息，还能有望揭开神秘的暗物质之谜。为此，新一代的对撞机需要远超目前最强的对撞机——大型强子对撞机（LHC）。 然而，无论是大型强子对撞机，还是未来环形对撞机，都不大可能会告诉我们宇宙究竟是如何起源的。 这些对撞机所能做的就是通过把重原子核相互撞击而产生高密度的核物质，这种物质可能也存在于早期宇宙中。然而，即使是重原子核的碰撞也只能产生高密度核物质的微小团块，而这些团块几乎会立即解体。理论上，它们的存在时间只有大约10^-23秒。 事实上，这种情况一点也不像早期宇宙膨胀空间中的等离子汤。因此，这些实验能告诉我们当时发生了什么非常值得怀疑。 另一方面，即使从乐观的角度来看，未来环形对撞机所能产生的核物质密度远低于早期宇宙的密度，预计低了70个数量级。 就算忽略这些微小团块以及它们的立即衰变和70个数量级，这些实验仍然没有告诉我们物质如何产生，更没有告诉我们宇宙如何产生。 显然，下一代大型对撞机并不能告诉我们宇宙起源的信息。另外，也没有理由认为下一代大型对撞机会发现暗物质粒子的证据。 根据现有的理论和观测证据，宇宙的起源时间可以追溯到138亿年前的奇点大爆炸。但在宇宙诞生之后的前38万年离，密度和温度很高的早期宇宙并不是透明的，光子与带电粒子互相耦合。也就是说，如果借助电磁波观测手段，我们最远只能探测到宇宙诞生38万年后的事情，而无法知道更早的宇宙。 不过，在自由光子出现很早之前，宇宙中就已经存在中微子。这种基本粒子是电中性的，并且极其微小，它们很容易在宇宙中穿行。如果可以探测到早期宇宙中的中微子，这有助于了解宇宙的起源。 另一方面，宇宙创生之初，密度极高的物质碰撞会产生引力波，这种原初引力波将能揭示宇宙最初时刻的状态。由于黑洞产生的引力波已经在2015年首次直接探测到，天文学家正在努力尝试探测原初引力波。 就目前来看，一味地做大粒子加速器的现实意义可能不是特别重大。如果想在基础物理学上取得突破，这不是前进的方向。 |
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