主题：探索量子宇宙——粒子对撞机的任务（1） -- 邪恶本质
家园 物理学首先是一门实验科学 这是俞允强老师在上课的时候反复提到的一句话。
物理学的理论首先要有观测事实以及从中抽象出的假设作为前提，然后才能进行逻辑推导，并能够导出能被实验所检验的结论。一个理论如果仅仅是解释目前的现象，而没有可供定量检验的推论，这个理论就是毫无意义的，或者不算是物理理论。因为它无助于我们对这个现象的理解和认识的深化。
至于你觉得没有建造，是因为理论跟不上，这完全是一个错觉。现在的粒子物理的理论不是太落后，而是太超前。做超对称的家伙统统在计算高能量下可能出现的新粒子的反应截面以及可能找到它们的过程，每年这方面的文章数以千计。但是，目前的实验能量上不去，没法检验，那么这些理论就只能是空中楼阁。只要没有检验，那么理论就能提出无数种可能，引入各式的场，关键是，这些种类繁多的理论该有什么意义、我们该相信哪个？没有实验检验，这些东西就是玄学了，另一种使用数学公式的玄学！
LHC是上个世纪80年代开始计划的，美国同时也在搞一个和它竞争的超级超导对撞机，但是由于早期设计上的失误，导致超级超导对撞机的预算远远超出了原先的计划，于是干脆被美国人自己砍掉了。LHC到后来也变成了一个国际合作的项目，因为没有政府能单独负担这些实验的费用。美国人现在在尽量争取让ILC在美国建造，他们意识到一旦LHC开始运行，今后十年内粒子物理研究的重心必然转移到欧洲，他们需要在下一步上赶上来，重新获得在这方面的领导地位。至于LHC为什么要明年才开始运行，那是因为建造这种大家伙不是一件容易的事情。光是在地下几十米的地方挖一个周长27公里的的精确圆形隧道就很难办了，何况要把总重几十万吨的探测器各个部件分别制造并安放到位！
这几年大型加速器不像以前那么热，也是因为没什么拿得出手的发现。那是因为没有高能量的大型加速器，现在最高能量是美国Tevatron，刚刚到一个TeV，而且亮度并不够，没法做出制造Higgs这等有价值的发现，但是能够直接制造出top quark就非常不错了。
加速器实验的最大问题还是缺钱，没有政府能够单独负担如此巨大的开销了，美国政府也不行。
关于top quark的质量，其实在标准模型下面，所有的夸克质量都没法预言，而是作为输入参数存在，需要来自实验的数据。量子场论的基本假设让我们没法预言任何基本粒子的质量，这个不是什么理论能够解决的，再来一百个爱因斯坦也不行。即使是这样，通过来自实验的输入参数，目前的标准模型理论已经做出了足够多足够好的预言了，并且和实验符合得很好。需要指出的是，标准模型基本上是一个在TeV尺度之下的理论，在更高的能量有新的物理，这些新的物理可能是超对称，也可能是额外维，理论已经够多了，预言也够多，但是只有新的实验才能完成对这些理论的检验。
至于超弦，现在还没有直接预言出在某个能量尺度会出现什么现象，所以现在无法检验。超弦理论要求超对称，因此发现了超对称粒子是对超弦的一个间接的支持，但是离直接的、确定性的支持还很远。很多人只是相信超弦能带来物理学的革新，但是目前搞超弦的基本算是在搞数学，离真实的物理世界还差着老大一段距离，而且看来在短期内是无法给出什么具有物理意义的可供检验的预言的。
家园 是也非也 物理学首先是实验科学并不错，而对物理理论的说法似乎还是太窄了。 当然这是一个已经存在了很久的问题，来自与高能和粒子物理，也仅仅在这个领域有效。别的不说，造出LHC就远不是高能/粒子物理可以自己解决的问题。
再说下去就是或明或暗争论了几十年的问题了，就此打住。
- 复 是也非也
家园 请问你的观点是什么？ 而对物理理论的说法似乎还是太窄了。……别的不说，造出LHC就远不是高能/粒子物理可以自己解决的问题。恕我愚钝，看不出这前后的逻辑关系，理论和高能粒子物理能否造出LHC有什么联系吗？
家园 物理理论不仅是高能物理方面 把本质归结为基本粒子问题而期待通过高能物理解决问题在昨天看来有狭窄的嫌疑，在今天看还可能要加上后觉。
在其他方面物理理论的进展是不能让人满意的，其中有些方面就是建造LHC所必须倚重的。
逻辑如此，争论不必。
家园 加速器的建造需要其它方面的物理 这个是不容否认的。
比如高频的谐振腔可能需要超导材料和强磁体，探测器可能需要半导体的贡献。
不过建造加速器的目的毕竟是为了研究粒子物理本身，其它的物理多半是为了应用了，至于未完成的其它方面的物理理论用于建造加速器的，我真的不很清楚，不知可否指教一二？
家园 我前面的观点只是说明 物理学的假设、理论、推论等，都要建立在实验的基础上，或者通过实验检验。这个是无关粒子物理或者其它什么方向的物理的。
至于把一切本质归结为基本粒子问题，我没有说过。
按照极端的还原论的看法，所有的物理问题本质上确实可以归结到基本的粒子物理问题。甚至对于凝聚态物理来说，归结到量子电动力学就可以了。但是必须指出，所谓某个问题可以归结到基本的粒子物理，并非意味着只要我们了解了粒子的相互作用规律就可以解决这个问题。人类掌握的数学工具就限制了对多体问题的解决——例如有名的三体的引力系统，其基本的公式是牛顿定律和万有引力定律，但是我们无法解出系统的运动方程。所以原则上所有的问题可以归结到基本粒子物理，但是人类是无法从微观的层次直接推到宏观的层次的。这也是为什么很多的凝聚态的理论都是唯象理论。实际上，借助于现代计算机计算能力的进步，凝聚态物理也有通过第一原理进行推导和计算的理论，并得到了一些不错的结果，这大概算是还原论在某个层次上的表现吧。
其实不仅仅是凝聚态，就是在高能粒子物理内部，都有大量的唯象理论——很多优秀的工作都仅仅是从现象开始描述而非从底层开始构建。尽管粒子世界相对于多姿多彩的自然界来说算是相对简单的部分，但是对于人类来说还是太复杂了。
家园 问题就是你的这个所谓原则 没有在这里争论的必要,我也不准备再展开了,但这个所谓'原则',就是基本粒子物理带来的,也就是前文所言'狭隘'之处.
基本粒子/高能物理理论(可能应该是'理论',大家明白这个意思)先于实验的现象早已有之.(个人以为,俞先生其时所言,至少部分是针这个现象的.)但其他很多方面的物理学进展是相反的状态. 我想我的意思已经足够明白了.(同时,个人不认为基本粒子问题的解决可以解决那些问题.)
这个所谓的'原则'只能说明下一个物理学的'真正'进展,可能不是来自基本粒子物理,而是消灭这个'原则'本身;至少我个人这样希望.
重申,这里的意思并不是否定基本粒子问题研究的重要性,而是说明任何一方面研究的发展进步都是非常重要的,其自身也有足够的存在意义;同时每个领域的进展也有各自的实际的现实的状况,不可一概而论,更不能以一方面的研究,如基本粒子领域来一言以蔽之.
最后两点个人意见:
1.高能/基本粒子目前的研究状态的突破并不是一个LHC可以解决,也不是砍掉一个SSC可以阻碍的.
2.正是因为要重视实验在研究中的巨大作用,才需要更认真的了解建造LHC所面临的挑战,而不仅是'可能需要'一笔带过.并不只是最后那下'CRASH',才是实验.
话题很大,已经说的太散了.抱歉! 网上讨论,闲暇之间,信手写去,意思大家心里明白就可以了.谢谢.
家园 探索量子宇宙——粒子对撞机的任务（3） 来自太电子伏尺度的明信片
太阳温暖了地球，但是我们生活在一个空间温度仅仅比绝对零度高上三度的宇宙中。它的能量如此之低以，至于我们不再能看到何种空间处于其诞生时的火焰之中。当宇宙从大爆炸冷却下来后，它经历了一系列的相，其中每个相都处于一个更低的能量，每个都有它自己的一套粒子以及遵循它自身的物理定律的作用力。
粒子加速器则给予了我们回去再访我们早期宇宙的机会，去观察在我们的时代不再可见的现象。这些高能现象对我们很重要，因为我们今天的宇宙依然能够感受到它们的印记。那些处于我们宇宙中纷乱的现象之后的秩序在高能下变得清晰。
例如，许多理论预言在大爆炸之后的极端能量下，所有的自然界的力成为一个单独统一的力，当宇宙降温时，它们分开成为我们现在知晓的四种力。重新连接到早期宇宙将揭示引力是如何与电磁力作为单一自然定律的不同方面而相互关联的。
从1950 年代的早期回旋加速器开始，粒子加速器就作为通向越来越高能量的通行证。整个物质结构的标准模型，同它的基本粒子和力一道，从粒子碰撞的不断提升的能量中显露了出来。每一代加速器都建立在前一代的发现之上，以更加深入探寻宇宙的历史。现在，具有目前最高能量的新一代加速器将运行以探索一个能量区间——太电子伏尺度——相当于当前空间能量的一亿亿(ten thousand trillion)倍。来自太电子伏尺度的明信片将回答关于宇宙的根本问题。
此外，太电子伏尺度并非故事的结束。那里的发现可能揭示发生于在粒子加速器永远也不能直接达到的高能量下发生的现象。这些来自普朗克尺度的明信片曾经看上去是一个无法到达的幻想。通过来自太电子伏尺度地址的转发，它们可能会在某一天到达。
外链图片需谨慎，可能会被源头改
外链图片需谨慎，可能会被源头改家园 这句话是否没说全？ 其中每个相都处于一个更低的能量，更低是相对的，与谁相对？
是不是“其中每个相都处于一个比以前更低的能量，”
要么老外的说话方式不同？
家园 原文是这样的 it passed through a series of phases,each at a lower energy and each with its own set of particles and forces acting according to its own physical laws.意思确实是每个相的能量都比前一个低。
我承认当时在翻译的时候考虑得不完全，本人的中英文文水平都低，将就着看吧。
家园 沙发花
家园 探索量子宇宙——粒子对撞机的任务（2） （本段是内容概要的页边）
发现方案伴随三个主题
1.太电子伏尺度之谜。LHC应该发现希格斯粒子以及其它新粒子。在直线对撞机上的实验则接着集中到这些现象以发现它们的秘密。希格斯粒子的性质可能预示着空间的额外维度或者解释物质相对反物质的绝对优势。粒子的相互作用能够揭示一个由超对称塑造的宇宙。
2.暗物质之光。绝大部分太电子伏尺度的物理理论都包含新的具有对暗物质做贡献性质的重粒子。这些粒子可能在LHC上首先制造出来。直线对撞机上的实验，和专门的暗物质搜寻实验结合起来，将看出它们是否是真的暗物质。
3.爱因斯坦的望远镜。依据太电子伏尺度的一个有利之处，直线对撞机能够起一个探测更高能量的望远镜的作用。该能力提供了做出超过人类能够建造的加速器所能直接达到的发现的潜力。通过这种方式，直线对撞机能够聚集于爱因斯坦关于一个大统一理论的远见上。
家园 好文 不过那玩意儿烧钱比卖油还快