一次实验需要300万年以上
量子引力的难点还不仅在于理论计算,对它的实验与观测也极为困难,这也是阻拦该领域发展的第二道门槛。
在基本粒子物理学领域,典型的实验方法是,使用粒子加速器这一装置让粒子像子弹一样加速和碰撞。
现在,最大的粒子加速器是欧洲核子研究组织(CERN)的大型强子对撞机(LHC)。它用周边长达27千米的环形管保证高真空、超低温,里面是加速到接近光速的质子。这些质子在碰撞时,碰撞能量最高可达14兆电子伏特。可能您对于14兆电子伏特究竟是高还是低没有什么概念,但要问它能观测多大程度的微观构造的话,该装置能观测10-17米的微观粒子(按预估可能会有位数的不同)。它是花费约100亿美元建造的,能探寻10-17米的世界。
大型强子对撞机被称作“世界最大的机器”。周长27千米的环形管意味着比大阪环状线更长,比山手线也只略短一点。也就是说,要探索微观世界需要如此巨大的实验装置。
迄今为止,基本粒子物理学是通过建造越来越大的粒子加速器来进步的,但要研究量子引力,则需要比大型强子对撞机大得多的粒子加速器。
以产生的能量和装置大小的比例来进行简单假设的话,要观测量子引力现象需要14兆电子伏特的1010亿倍的能量以及质子加速所需周长300万光年的环形管。它的大小已经突破了银河系,到达了仙女座星系,并且1次实验需要花费300万年以上。
显然,量子引力实验要单纯地靠建造巨大的粒子加速器来实现是不可能的,但世上还有用于发展基本粒子物理学的另一种实验性手法,稍后会做介绍。
以上内容难免有些悲观,不过大量优秀的研究者并没有因此而彷徨无措,依旧写出了大量论文。量子引力理论一直在持续进步,有人认为它的完成已是近在眼前。
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