LHC重啟 尋找平行宇宙

（德國之聲中文網）我們人類所感知的空間是三維的，物體在上下、前後、左右這三個維度上位移或者旋轉。此外，還有一個維度是時間，它和三維空間一同組成了我們所能感知的四維時空。

不過，當代的物理學家對這個世界有著完全不同的認知。他們認為，有一種大一統理論能夠解釋宇宙中的所有基本力，能夠同時解釋宏觀世界與微觀世界。在這一假設的基礎上，物理學家們發展了弦理論。而通過數學計算，弦理論只存在十維空間中。

平行宇宙？

我們所熟知的三個維度，其尺寸非常巨大，動輒數十億個光年。弦理論認為，剩下來的那些維度，則都非常小，還捲曲成一團--所謂"被壓縮"；這也是我們無法感知到這些維度的原因。

有一個簡單的例子可以幫助我們來理解這一理論：我們從遠處觀察電線桿上懸掛的電線時，往往只是看到了線。在這條線上，一隻螞蟻只能在一個維度上運動。不過，如果我們走近看，就會發現這條電線其實也不是那麼細。電線上的螞蟻，不僅僅能向上運動，還能饒著電線爬動--這就是電線上的第二個維度，呈現為環狀。

萬有引力為什麼那麼弱？

根據弦理論，我們所處時空的每一個點上，都存在其他被捲曲的維度，所謂"額外維度"。1998年，理論物理學家哈米德(Nima Arkani-Hamed)、蒂莫泡羅斯(Savas Dimopoulos)以及德瓦利(Georgi Dvali)確證，這些額外緯度都可以足夠大，從而可以證明其存在。這些額外維度將有助於解決困擾物理學界多年的一個問題：和其他基本力相比，萬有引力為什麼那麼弱？

這些捲曲的額外維度將能夠解釋這一現象。根據弦理論，我們目前所知的所有基本粒子都在三維空間中；該理論還提出引力子假說，認為這種尚未被證實存在的粒子能夠在所有十個維度中運動。因此，萬有引力是基本力中唯一受到額外維度影響的一種力。

歐洲粒子物理研究所(CERN)的物理學家現在將憑借大型強子對撞機(LHC)去找尋這些引力子和額外維度的蹤跡。按照計劃，在新一輪試驗中，粒子對撞所產生的能量將是之前的兩倍，科學家認為這一能級將足夠用於尋找額外維度。當然，科學家還得寄希望於這些額外維度的尺寸，希望它們能足夠大。

叩響物理新疆域的大門

證明額外維度的方法之一就是人工製造微型黑洞--大約就像基本粒子那般小。LHC能夠加速兩枚粒子，使其在高能條件下相撞。這時，由於粒子相互距離極小，因此萬有引力足夠大，能夠使這兩枚粒子融合。此時，微型黑洞就有可能產生。

如果宇宙只有我們所知的三個空間維度，那科學家就需要一個銀河系大小的加速器，才能讓粒子加速到足以對撞產生黑洞的程度。而如果額外維度確實存在，並且具有一定的尺寸，那麼粒子的萬有引力就會分散在各個維度中，而在我們所感知的三維空間中，粒子的萬有引力就被削弱了。此時，LHC無需達到銀河系大小的尺寸，便能讓粒子達到足夠的能量，相互對撞壓縮，產生一個微型黑洞。

不過，這個微型黑洞的存在時間也將非常短，無法為我們所直接觀測。由於霍金輻射，這種微型黑洞將很快蒸散。但這一過程將產生許多能夠被LHC裡的感測器所能探測到的粒子，此外還將產生很高的能量，同樣能夠觀測到。

如果能夠證實這種微型黑洞的存在，物理學將迎來一個大突破，其意義更甚於前些年被證實存在的希格斯粒子。這將是物理學的一場大革命。

小粒子昭示大革命

此外，如果能夠證實引力子的存在，也將是物理學的大突破。按照目前的假說，引力子本身沒有品質，無法被觀測到。但引力子在額外維度中的"小夥伴"卻能夠被觀測到，這意味著那裡的萬有引力強於我們所感知的三維空間，甚至可能有著與三維空間不同的物理法則。這也是證實額外維度存在的又一途徑。

德國馬克斯-普朗克物理研究所目前已經模擬了找尋引力子的實驗。如果在巨大的探測器中出現異常高品質的電子對或者μ子對，就意味著可能存在引力子。這是因為，引力子的相互作用會產生上述的粒子對。

LHC重啟後，高能粒子將在27公里長的管道中加速、相撞。不過，在最初的幾個星期，CERN的科學家首先要能夠有效地控制這些高能粒子束。畢竟，重啟後的對撞能級比之前翻了一倍，精確控制可不是什麼容易事兒。科學家預計，LHC將在5月底左右開始得出首批實驗數據。到了今年底，物理學家們就可以對外展示第一批實驗成果了。