前几天LHC热闹了一下，创了高能粒子的最高能量记录，达到了3.5TeV，虽然只是原来计划的一半。（T是Trillion，G是Giga，与标记硬盘容量的意思是一样的，差三个数量级。虽然1TeV只不过千万分之1.6 焦耳，但对基本粒子来说已经很高了。）LHC生来多难，2008年9月刚开工就出了问题，然后病休一年。现在的实验，是去年11月20日开始的，粒子束的能量从0.45GeV逐步上升，11月30日达到1.18 TeV，12月16日达到2.36 TeV。3月19日，耐心终于赢来了一点儿信心，能量达到了3.5TeV。CERN的头儿Rolf Heuer发消息说，Patience pays dividends。因为碰撞是两束粒子，所以总质心能量为7TeV。因为那个大机器要在液氦的低温下运行，所以时间拖得长，计划还要进行一年半到两年。结果如何呢？大家已经盼了10多年。

 

LHC会带来什么——或者说，我们希望它带来什么？8年前，加州大学的Giddings在Hawking60岁生日时，假冒未来（2008年）CERN的头儿给老霍发来一封信：

ATLAS和CMS都是配合LHC实验的探测器，观测LHC的碰撞结果。8年过去了，人们的期待还是一样的，而不会更高，因为LHC才“刚刚启动”，已经落后于当年的愿景了。

 

TeV尺度的物理有什么特别的呢？这个量级的能量，对应于弱作用尺度（费米尺度），比传说中的量子引力的Planck尺度差16个量级。Planck能量那么高，达不到，可也不能等呀。于是，有人想起了高维空间——Planck只是在三维空间里“显得高”，而考虑高维空间，它就不那么高了，而恰好就在TeV尺度。10年前，几个名字怪怪的人（N. Arkani-Hammed, S. Dimopoulos和G. Dvali）提出一个新观点，叫ADD模型，认为我们在四维时空看到的引力之所以那么弱（即引力常数太小），是因为它散布在额外的空间维里，“被稀释了”。而基本粒子被“困在”四维时空，要老实得多，从来不去额外空间溜达。假如从高维看，引力的尺度也应该和费米尺度一样。于是产生了TeV尺度的引力（TeVG）。当额外维数等于2时，额外空间的半径恰好在1毫米左右。毫米尺度的引力，以前没有在实验室探测过，而LHC就可能看到它。

 

额外空间维的图景，正是超弦理论的膜（brane）图景。如今流行一个词儿，brane new world，就是那个膜的世界。那个词儿显然是借了Aldous Huxley的Brave New World（《美丽新世界》），而其根源还在老莎的《暴风雨》（Tempest）第5幕：  

注意，Brave在这儿只能是美好，而不是“勇敢”。牛津词典专门解释：brave new world: a situation or society that changes in a way that is meant to improve people’s lives but is often a source of extra problems。

 

在膜图景中，寻常物质和规范场由开弦组成，端点固定在额外维定义的膜上，所以只能在“我们的”维度中运动，而引力是通过闭弦传播的，可以在任何维度逍遥。

 

能量足够高的两个夸克碰撞，可能生成黑洞，它也能在任何维度游荡，不过比额外维的尺度小得多。根据高维的假定，普朗克尺度大约为1TeV。假如黑洞最小质量为5TeV，那么LHC可能每秒钟生成一个小黑洞——因为这个，LHC还引起过一点儿恐慌，以为那些黑洞会把地球吞噬了！

 

黑洞通过霍金辐射可能生成超对称粒子（sparticle）——假如S兄弟的质量也在TeV尺度的话。S兄弟还可以通过核子里的夸克和胶子（即Feynman所说的“部分子”）的“聚变”生成，但不如黑洞那么高产。所以，如果实验发现了大量S兄弟，那一定来自黑洞。

 

我们不知道超对称是否存在，也不知道S兄弟有多大，所以小黑洞的生成和消失，将是LHC最激动人心的景观。如果LHC真的看到了它们，会令很多人欣喜；如果没有看到，也不算失败，会让另一些人欣喜。