强子对撞机是什么东西？

大型强子对撞机可能危害地球 这是真的吗？

最近有学者宣称LHC的建造很危险。该实验可能会产生高能粒子，引起真空衰变，毁灭这个世界。Motl对此发表评论，认为他们这种态度很不理智。 宇宙中有很多过程会产生高能粒子，比LHC实验的能标要大很多，从未引起这两位作者所担忧过的衰变。 这些高能粒子中有很多到达地面，并为我们所探测，其中能量最高的达到10^(20)ev。 他们很害怕一台位于法国-瑞士边境的欧洲核子中心(CERN)的名为大型强子对撞机(LHC)的新加速器会给我们带来人为的最具有灾难性的危害：这台加速器可能会产生微型黑洞，（巨大的奇异物质聚合物），甚至可能导致真空衰变，通过隧穿效应使我们的宇宙衰变到一个能量更低的宇宙中。 LH...全部

  最近有学者宣称LHC的建造很危险。该实验可能会产生高能粒子，引起真空衰变，毁灭这个世界。Motl对此发表评论，认为他们这种态度很不理智。 宇宙中有很多过程会产生高能粒子，比LHC实验的能标要大很多，从未引起这两位作者所担忧过的衰变。
  这些高能粒子中有很多到达地面，并为我们所探测，其中能量最高的达到10^(20)ev。 他们很害怕一台位于法国-瑞士边境的欧洲核子中心(CERN)的名为大型强子对撞机(LHC)的新加速器会给我们带来人为的最具有灾难性的危害：这台加速器可能会产生微型黑洞，（巨大的奇异物质聚合物），甚至可能导致真空衰变，通过隧穿效应使我们的宇宙衰变到一个能量更低的宇宙中。
  LHC产生的这些东西的体积会逐渐增长，甚至会吞噬掉我们的行星。其内部不适合生命的生存。他们认为，LHC的建造是对人类不负责任的行为． 就像所有其他的杞人忧天者一样，这些人通过一种人为选取（在LHC这个例子中，这一点尤为明显）一些常识，情绪，以及过时的科学知识和某些特别情形下的前沿科学结果，来“证实”他们预先想得到的结论。
  这一点和宗教很类似。如果他们从下列任何一种角度自洽的来考察考察LHC实验，比如常识，粒子物理唯象学，经典物理（广义相对论），前沿理论物理。。。他们将发现，LHC实验不会给我们带来任何威胁。 下面将讨论这样一种的威胁：LHC会产生微观黑洞，这种小黑洞逐渐增大，过一段时间之后吃掉地球。
  有这种可能性吗？ 由广义相对论，把质量足够大的物体压缩到一个极小的区域，会得到黑洞。假设时空只有1+3维, 我们没有将技术能力来把足够大的质量压缩成微观粒子从而产生黑洞。即使被加速到很高的能量，基本粒子也还是太轻了。
  在四维时空中，即使想生成一个最小的，视界为普朗克尺度的小黑洞 (10^(-35)米量级)，也必须给一个或两个粒子以普朗克能量（10^19 Gev）。而LHC实验只能达到10^4 Gev能标，这是远不够的。
  而且基本粒子本身也有一定的大小，不可能将其压缩到足够小的尺度，更别提压缩到普朗克长度了。 所以，如果杞人忧天者们把广义相对论作为一个经典理论来讨论这一问题，他们没有理由害怕，因为黑洞根本不会产生。
  他们之所以担忧，是因为上面的假设（时空是1+3维）不一定成立，比如在Randall-Sundrum型的卷曲紧化模型。在这些理论里面，存在一个重要的额外空间维，它高度卷曲。我们所熟知的基本粒子位于一个1+3维超曲面上（这些超曲面位于额外维的某些特殊位置上），调节这类理论的某些参数就可以发现，在LHC实验中的确会生成微观黑洞。
  这很好。 因此，我们的确有必要担心一下子，对不对?我们没必要担忧，因为生成的黑洞很快会蒸发掉。 即使它们不蒸发，由于LHC生成的黑洞太小，在可预见的未来不可能吞掉地球。如果这一黑洞是在静止坐标下生成的，它会停在地球的中心，在那里呆上很多亿年。
  但我们假设黑洞蒸发效应是唯一的??? 所以杞人忧天者需要将Randall-Sumdrum模型（1999）作为真实物理接受下来，同时否认Hawking蒸发理论(1974)。我想对于这一做法，他们会这样申辩：反正黑洞蒸发理论还未被实验所证实。
  初学者常常被这种说法所洗脑。 这真是一个古怪的断言。研究者们都知道，黑洞蒸发理论毋庸置疑是正确的。在不同的理论中我们可以通过完全不同的途径来推倒出来，如霍金对广义相对论的半经典处理，弦论中对黑洞的围观描述，全息Ads/CFT对应猜想，等。
  好的物理学家知道，一个物理效应是否被实验所证实并不是最重要的。只有不懂得其中的数学的初学者才会怀疑上述事实。 霍金辐射是公认的事实，而Randall-Sundrum图像的可信度则不那么大。
  每一个严肃的高能物理学家，包括Raman Sundrum 和 Lisa Randall自己都知道这一点。杞人忧天者们不得不采用这样一种古怪的标准，承认一个可信性不大的理论（卷曲的膜世界理论）是真实的，而认为一个已经被验证的，普适的理论（霍金蒸发）是错误的。
  这种选取标准是非常双重标准的。 我只说这样做很不合适。为什么Randall-Sundrum的理论在我们的宇宙也还没有被实验检测。高能物理学家在谈到为什么LHC实验可能会证实我们的宇宙符合Randall-Sundrum图像，是因为我们付钱给物理学家们，让他们用量子场论来描述短距下的基本粒子物理，而这些物理特性在短距下并没有被直接观测到。
  而同样的理论则可以推导出黑洞会蒸发。 杞人忧天者们是采用了双重标准才得到他们的审判日式的宇宙演化图像。一个农民没有理由去相信黑洞蒸发，因为他根本不懂黑洞是什么，为什么会形成。他可能会正确的判断，如果这个世界已经存在了这么多年了，那么在2008年它将继续存在下去。
  如果欧洲核子中心的那帮多事的家伙们真要耍坏，那也没有关系．因为上帝会制止他们的。 一个受到更多教育的，熟悉广义相对论的农民则会认为，即使黑洞会存在，我们也不可能制造它们。而一个懂得等效场论和Randall-Sundrum微象学的物理学家则会知道，LHC的确会产生小黑洞，但他们很快会蒸发。
   杞人忧天者是在把前沿Randall-Sundrum物理学家的见解同农民的见解混在一起。无论你是否严格对待现代理论物理（包括半经典广义相对论），他们的观点都是有问题，偏离理性的。他们相信经典广义相对论和额外维，却不相信量子力学的基本规则，所以他们才会害怕黑洞会增长。
   量子力学是一个被坚实的验证了的理论。从心底我很难接受这种事情的发生：在将来，现代物理的一些特性，如卷曲的额外维会被接受，而量子力学则被抛弃。任何被我们承认过的理论都在后来被无所谓的抛掉，这种情况我不知道什么时候会结束。
   除了上面物理原理上的讨论外，我们还可以从历史上发生过的事例来说明，为什么LHC实验或地球上其他实验不会带来危险。LHC的确比以前建造的加速器都要大，所达到的能标要高。但相比于在宇宙中发生的一些事例来说，其能标并不高。
  即使在地球上，也存在比LHC能量大十亿倍的事件----超高能宇宙线，它持续不断的轰击着地球。这种碰撞的质心系能量通常高于LHC中粒子碰撞的能量。如果我们暂时相信狭义相对论，那么LHC实验与天然宇宙线事例唯一不同的地方只在于，这些碰撞将会在同一个地方重复的发生，从而可以被探测和研究。
   就像其他事情一样，上述论证中也有小小的漏洞，那就是我们不一定要承认狭义相对论，这样一来，在理论中的可调参数就不仅仅只有质心能量这一个参数了。为了模拟LHC碰撞试验，我们可以假想两个中性的能量为7 TeV 的宇宙线互相碰撞。
  这种事例在地球附近很少见。今天，狭义相对论已经获得了严格的验证，很多试验给出了狭义相对论的不被违背的上界。在这个上限内，即使那些违背Lorentz不变性的理论也给出结果说LHC碰撞是无害的。而只包含质心系能量为唯一自由参数的计算是违背Lorentz不变性的理论的极限情形。
   所以作为一个杞人忧天者，你可能会选择相信这个世界会以一种还没有被发现的新方式来违背Lorentz不变性，以一种最终会与实验协调，但是会让LHC碰撞带来灾难性影响的方式。不用说，你不能建立一个自洽的理论来描述它，但你仍可以相信你的看法就是实际所发生的。
  如果你这样做，那么没必要激怒你，说你不诚实。可以采用这样的说法，来让言辞温和一点，那就是：你所采用的假设不大自然，他们很少能成立，即使能成立，LHC实验会因为基于这些这些假设的预言而带来危险的可能性也极小（可能小于你这些假设成立的可能性）。
  没错，风险的确并非为0，但是如果它小于10^(-20)，我们为什么还要的担心呢。实际风险还要小很多。 Walter Wagner 是恐惧LHC会带来灾难的一个非政府组织的成员，他人为，即使他相信狭义相对论，LHC实验也和其他已有的实验有所区别，那就是，新的物体是在相对于地球静止的坐标系里产生的，产生的粒子吞噬地球的可能性更大。
  好吧，我承认相对论速度是不同的，但是假如你假设黑洞或其他危险物体不衰变，那么这意味着，在宇宙的不同位置形成的这类物体还在四处游荡，我们可能正被这类物体形成的大海所包围，其中哟些速度很慢，那么至今位置，无论是在地球上还是其他地方，我们没有观察到这些危险的物体带来的灾难性后果，这实在是很奇怪。
   LHC可能能带来的最大的危险来自于弦理论中的预言：宇宙有可能会隧穿到一个弦景观中一个不同的位置上。宇宙中会已形成新的球状泡，这些泡里面的基本粒子的组成和相互作用性质会不同于我们的宇宙，我们这样的人类也不会存在。
  这些泡会以光速度膨胀成新宇宙，吞噬掉整个宇宙。这可能是最科幻的一种结局，但这也是最不可能的一个。因为这种现象的整体性，这样的危险在宇宙的其他地方也可能发生。而我们的宇宙已经存活137亿年了，直到今天还没有发生过这样的产生新宇宙的碰撞，虽然已经发生过很多次不同的碰撞了，包括类似LHC的能量为7 Tev的对碰。
  历史表明，这类事情的发生几率太小。 对于奇异物质的产生，可以给出类似的论证。奇异物质是由大量的奇异夸克聚合在一起形成的一个巨大的核。他可能能吞下整个地球，不过之后会停止，不想上面产生新的宇宙泡那样。
  同样，宇宙线也能带来同样的后果。关于这一类物体，有一个详细的唯像学模型，在这个理论中，当奇异物质构成的聚合物变大到地球大小的时候，为了让她停止生长，以使太阳不被毁灭，理论中的一些微调参数应满足一定的条件；而为了让LHC实验带来灾难性结果，你不得不精细调节理论的一些参数，这样不大自然。
  但是如果计算一下整个宇宙中，粒子物理实验带来危险的可能性，你会诚实地得到结果：这种危险的几率是微不足道的． 最主要的逻辑谬误在于杞人忧天者为了制造恐慌而故意忽略霍金蒸发效应，认为该效应不确定会发生，甚至不会发生。
  而他们没看到，导致霍金蒸发理论的理论呵他们宣称LHC实验会带来灾难的理论是同一种理论。很难想象，一个宇宙中会先验的满足某一些理论，而不满足统一逻辑体系下的另一些理论。 其他的杞人忧天者则担心会带来灾难性的环球变暖。
  由于他们得到结论的过程中采用了太多的不自然的假设，最重的结论成立的可能性很低。收起