-楚焱

　　一次在环形管道里实现的质子束的高速冲撞，将制造一个大爆炸后的微缩宇宙形态，这引起人们对黑洞产生并吞噬地 球的恐惧

　　在美国夏威夷州首府檀香山，一名联邦法官正在考虑联邦政府的请求，是否驳回由前核安全专家沃尔特·瓦格纳和西 班牙科学作家路易·桑奇联合提起的民事诉讼案。此前一周位于法国斯特拉斯堡的欧洲人权法庭面临着同样的难题：法院同意 审议主要由德国和奥地利教授和学生提出的强子对撞机可能导致世界末日一案。不过，法庭拒绝了他们提出的立即中止大型强 子对撞机的诉求。

　　这些被媒体广泛报道的事件，就发生在大型强子对撞机启动前的一两周。在这个世界上最大的粒子对撞机上进行的科 学实验，究竟会产生怎样的结果，可能出现的人造黑洞真的能吞噬地球，撕碎人类吗。关于安全性的质疑成了这项极为复杂的 科学实验最好的广告。

　　可能揭开宇宙起源之谜

　　欧洲粒子物理研究所(CERN)的大型强子对撞机(LHC)是一个空前复杂的加速器，安放于法国和瑞士边境地 底一条175米深、长达27公里的环形隧道内，是世界最大的超导装置。对撞机实验令两束被称为“强子”的质子束同时加 速使之以接近光速的速度前进对撞，每秒的对撞次数接近10亿次。与此同时，3000台电脑将立即启动处理程序，把这一 数字缩至100次撞击，这样的撞击将实现微缩版的“宇宙大爆炸”，重建大爆炸发生后的宇宙形态。

　　2008年9月10日，在科学家们从构想到建成历时20年的努力下，大型强子对撞机正式启动。第一束质子束被 注入对撞机，当地时间上午10点36分(北京时间16点36分)，在经过一系列试运行之后，计算机屏幕上最终亮起两个 白点，说明质子完成了大型强子对撞机整个长度的旅程，耗时55分钟。此时项目负责人琳恩·埃文斯只说了一句话——“到 了。”科学家用“质子束的一小段行进，人类的一大步跳跃”来评价第一束质子流注入对撞机并实现贯通的意义。

　　此次启动并不实现对撞，只是将第一束质子束流注入对撞机，使其以接近光速的速度走通27公里环形隧道。经过一 段时间(数小时至数十小时)调试，在第一束质子流走通对撞机并运行稳定后，再注入与其平行的第二束质子束流反方向运行 。在相向平行运行的两束质子束流稳定之后，再经过几天至几个星期的极其复杂细致的同步调整，才可能开始实现两束质子束 流的对撞。如果一切顺利，大型强子对撞机将在年底前实现两束各达5万亿电子伏特能量的质子束流对撞，此能量将是以前世 界纪录的5倍，这一过程被形容为让从相距10公里的两地发射出的两根针相撞。按计划，质子束流明年夏天将达到7万亿电 子伏特的设计能量。

　　揭开宇宙起源之谜是大型强子对撞机的主要目的。不过困惑人类的相关的谜团还有很多。在目前的科学实验中，已经 证实一些微小粒子拥有质量，而其他一些粒子却没有，这些“质量”是从哪里来的？以英国物理学家希格斯命名的希伯斯玻色 子是破解这一谜题的标准模型中唯一一个还未被证实的粒子。玻色子是一种自旋为零的玻色子，其被认为是物质的质量之源， 有“上帝粒子”之称。此次实验的一个主要任务就是寻找希伯斯玻色子。此外，普通粒子构成我们所认知的“物质”，它们构 成了4%的宇宙，那其余96%的宇宙由什么构成？目前我们称之为暗物质和暗能量的是些什么成分？物质在宇宙诞生后的第 一秒呈什么状态？在模拟大爆炸发生后的原始宇宙形态的过程中，科学家们可以根据产生的数据分析物质构成以及夸克等离子 体的性质。此外，本次实验还有助于人们了解在人类生存的三维空间加上时间轴构成的所谓四维空间之外，高能情况下是否存 在拥有隐藏维度的空间。所有的这些都是前所未有的重大科学突破。难怪一些媒体把这次实验形容为“惊天大冲撞”。

　　瞬间热度超太阳10万倍

　　大型强子对撞机制造的是一个宇宙中最冷的地方，它将把温度降低到1.9绝对温标(零下271摄氏度)。与之相 比，遥远外空的温度大约是2.7绝对温标(零下270摄氏度)。这一温度将会出现超导现象，使得粒子在管道中几乎不受 任何阻力，以至接近光速。

　　这个目前世界上最大的对撞机拥有数千个磁体，它能利用液态氮维持这种寒冷的低温环境。这些磁体排列成环形，并 沿着巨大的隧道延伸27公里。一旦对撞机开始运行，两条质子束将向下发射到那些穿过磁体的管子里。然后这些射线将以光 速围绕主环向相反方向运行。

　　在隧道上的限定点，这些光束将相互交叉，通过激变的能量彼此相互撞击。科学家希望在这些碰撞产生的碎片中发现 新粒子，以便进一步了解宇宙的自然状态和它是如何产生的。大型强子对撞机是有史以来制造的最强大的物理实验仪器。

　　大型强子对撞机产生的能量是其他粒子加速器以前都无法达到的。单束粒子流能量可达7万亿电子伏特，迎面撞击将 产生巨大能量，瞬间热度比太阳还要热10万倍。对撞机内部的四个撞击点都安装有高度精确的探测器，撞击发生时，计算机 将记录下大爆炸的数据以及产生的各种物质，世界各地10万余名科学家将对获得的庞大数据进行分析。

　　担心“末日”少女自杀

　　两个世界顶级物理学家关于实验结果的口水仗进一步提升了实验的关注度。英国著名物理学家史蒂芬·霍金认为，不 管发现什么，撞击结果都将大大丰富人类对宇宙结构的了解。这次实验将是物理学“新黄金时代”，会打开物质和宇宙秘密宝 库。不过，他认为对撞机产生的能量还不足以让科学家发现希格斯玻色子。为此他还下了100美元赌注。44年前首次预言 “希格斯玻色子”存在的希格斯显然对霍金的说法非常生气。9月10日，希格斯在爱丁堡举行的记者会上说：“坦率地说， 我认为他(霍金)的研究方法不够好。”希格斯在大约20年前退休，79岁的他逐渐从学术界脱离出来，平时他喜欢读读小 说，或者跟两个孙子玩耍。

　　这两个人都是诺贝尔奖的有力争夺者，谁能获胜，这项实验的结果将很有帮助。霍金说，“如果大型强子对撞机能够 产生小黑洞，并且这些小黑洞表现出我所预测的特性，我相信自己一定能拿诺贝尔奖。但在我看来，大型强子对撞机拥有足以 产生黑洞的能量的可能性还不到1%。因此，我没有必要屏住呼吸。”而希格斯则已经准备好了一瓶香槟，虽然对撞机要证明 他的理论至少还需要三年时间。

　　就在全世界关注强子对撞机成功启动时，一名印度少女10日因惧怕这个模拟“宇宙大爆炸”的实验可能导致世界末 日而自杀。印度警方说，这名来自中央邦的16岁少女喝下农药后被紧急送往医院接受救治，但最终丧生。这名女孩的父亲接 受当地电视台采访时自称比哈里拉尔。他说，女儿查雅观看关于世界末日的新闻节目后自杀。比哈里拉尔说：“查雅过去两天 一直问我和其他亲人有关9月10日世界末日来临的事情??我们试图分散她的注意力，告诉她不用担心这类事情，但没有用 。”

　　美国自然历史博物馆海登天文馆长尼尔·迪格拉斯·泰森在他的一本书中描写了掉入黑洞的后果，他说，一旦掉入黑 洞，你的身体将会被撕成很小的碎片。并且他认为这是“太空中最壮观的死法”。

　　黑洞是一个引力非常强大的地方，物体的运行速度必须比光还快，才有可能逃脱它的拖拽。离黑洞中心越近，引力就 越强。如果被黑洞的引力吸住，人会以自由落体运动一头扎进它的中心。随着越来越靠近黑洞中心，牵引力会变得越来越强， 这一结果会在身体上产生所谓的“引潮力”。也就是说，作用在头上的引力比作用在脚趾上的引力更强，引力导致头部的加速 度比脚趾的加速度更快，这种差异将会不断拉伸身体，直到将它撕成碎片。最终人的整个身体将变成一些没有联系的原子。这 些原子将排成一条直线，继续向前运行。就像“从管子中挤牙膏一样，被挤压着穿过太空。”没有人知道那些原子到达黑洞中 心后会发生什么。

　　黑洞会像雪花一样消融

　　印度少女的恐惧说明了科学知识的普及尚且不够。世界末日出现在对撞机实验中的可能性微乎其微。但没有人敢对产 生大型黑洞的可能性完全否认，这是因为量子论中有一个漏洞。根据维尔纳·海森贝格的“不确定原理”，任何事情都有些微 发生的可能性。但根据测算，一个大型强子对撞机里制造出的黑洞，其尺度仅为百亿亿分之一米(10的负18次方米)，存 在时间仅为十亿分之几阿秒(1阿秒为10的负18次方秒)。由于它存在的时间是如此之短，根本不能吞噬任何周边的物质 ，因此不可能对地球构成危害。这种“人造黑洞”的消逝可能“会像雪花消融一样容易”。

　　纽约市立大学理论物理学教授加来道雄解释说，从超级黑洞，到非常微小的黑洞，这个家族拥有个头不一的成员。即 使大型强子对撞机产生黑洞，它们也只有亚原子大小，也就是跟电子或质子差不多大。这些微型黑洞很不稳定，它们很快就会 垮塌。事实上这些黑洞是朝着相反的方向发展，喷出放射物，所以最终会消失得无影无踪，而不是不断吞噬物质，变得越来越 大，最后吃掉地球。黑洞通过释放放射物最终消失这个过程，正是剑桥大学物理学家霍金提出来的。

　　欧洲粒子物理研究所首席发言人詹姆斯·吉利斯说，实验可能产生的最危险后果是质子束流在全速运转情况下失控， 但即便如此也只会对强子对撞机造成损坏，在隧道上撞出几个坑。而不会产生其他更严重的危害。

　　参与大型强子对撞机项目的有来自80多个国家和地区的2000多名科学家和工程师，其中包括中国的20多名专 家，他们主要来自中科院高能物理研究所和北京大学，并制造了主要探测器“Alice”上的一个部件。这使中国可以无偿 使用整个实验所获得的数据。这个耗去54.6亿美元的巨大工程还开创了一个科学探索实验的新模式——多国平等参与，多 国分享成果。

　　全球最大规模科学工程

　　1.大型强子对撞机

　　欧洲粒子物理研究所(CERN)的大型强子对撞机被很多人称之为世界上规模最为庞大的科学计划。大型强子对撞 机能够产生令人畏惧的能量，有望揭开所谓的“上帝粒子”之谜。

　　2.国际热核聚变实验反应堆(ITER)计划

　　这个世界上第一个示范级核聚变反应堆将建在法国南部，它将第一次实现持续核聚变反应。核聚变能够在不产生温室 气体和放射性废物的情况下“复制”太阳能。

　　3.国际空间站

　　在2010年竣工时(也有可能拖到2011年)，国际空间站将成为有史以来最大的多国参与的太空项目。最终的 国际空间站将太阳能电池板展开时的个头与一个足球场差不多。除了充当实验室外，国际空间站将作为月球和火星任务的出发 点。

　　4.澳大利亚内地的“太阳塔”

　　“太阳塔”被称为“太阳任务”计划，利用太阳辐射加热空气进而发电，这项科学壮举将利用太阳能达到一个新的高 度。当全部投入运转，“太阳塔”足以满足大约20万个家庭的用电需求。

　　5.气候变化模拟计划

　　很多研究和测试的目的都是为了让地球进行一次“常规体检”，其中就包括这项有关气候变化的综合性研究。气候变 化模拟计划利用数千名志愿者的电脑在空闲时处理气候变化数据。这样大规模的分析过程绝对是前所未有。

　　6.詹姆斯·韦伯太空望远镜

　　哈勃太空望远镜被称之为美国宇航局最为成功的科学设备之一。在哈勃退役时，它的继任者詹姆斯·韦伯太空望远镜 将被送入距地150万公里的轨道。据悉，詹姆斯·韦伯将寻找在宇宙初期形成的第一批星系。此外，它还能够透过尘云观测 形成行星系统的恒星。

　　7. “世界末日”种子库

　　又称“诺亚方舟种子库”，如果在不远的将来灾难袭击地球，在挪威遥远北极小岛——斯瓦尔巴特群岛的一座冰山上 建造的这个种子可以提供濒危作物的种子。该工程的目的是保存全球几乎所有作物的有机样本，为了某一天它们可能自然消失 。

　　8.太空梯

　　这项工程目的是使宇航员和货物不再依靠笨重的航天飞机到达太空工作站，借助太空梯进入太空廉价又安全。虽然一 些专家表示，太空梯至少在未来10年内无法实现。

　　9. ANTARES水下中微子探测阵列

　　简言之，ANTARES(天文学中微子望远镜及地下环境探索计划)和它在南极的伙伴“阿曼达”和“冰立方”中 微子探测器是一种朝下看的望远镜，而传统的望远镜是盯着星星看。中微子望远镜能够探测到高能量μ介子产生的辐射，μ介 子是穿过地核的中微子进入地球南半球的产物。ANTARES被安置在离法国土伦海岸不远的地中海底部。