先說結論：它是把整個宇宙看成是一個碩大的高能粒子物理實驗室，將高能物理學和宇宙學整合了起來。

宇宙學對撞機是一個非常新的概念，2014 年才第一次由兩位物理學家共同提出，一位是具有加拿大和美國雙重國籍的理論物理學家，看了名字大家不要笑，他叫尼馬·阿爾卡尼-哈米德（Nima Arkani-Hamed），另一位是阿根廷籍的物理學家胡安·馬爾達西那（Juan Maldacena）。

宇宙學對撞機的想法非常的宏大和科幻，它是將整個宇宙看成是一個碩大的高能粒子物理實驗室。這是目前最前沿的研究領域，而且它的特別之處在於，這個設想將高能物理學和宇宙學整合了起來。宇宙學家研究的物件是科學中最宏大的，而高能物理學家則研究科學中最微小的物件。

現在，極大和極小在宇宙學對撞機上交融在一起了，這不禁令人想到古埃及的那條著名怪蛇，烏洛波洛斯，就是那條自己吞食自己的怪蛇，科學研究的物件兜了一圈，全部融合在了一起，聽上去好哲學啊。但是，物理學家們到底是怎麼做到的呢？咱們先從最淺的地方開始說起。

粒子對撞機是現代高能物理研究中必不可少的實驗裝置，如果大家看大劉的小說《三體》，應該對這種機器有很深的印象，智子鎖死了粒子加速器，就等於鎖死了人類的科學，這種說法不誇張。

人類的科學研究已經深入到了微觀層面，弄清楚物質的基本構成，以及這些基本構成的性質，是我們認識自然規律的基礎。試想一下，如果我們連這個世界是由什麼樣的東西組成的都搞不清，又如何去真正搞清世界執行的根本規律呢。

其實，科學家們研究物質構成的方式與一個孩子研究玩具的方式挺相似的，就是一個字——“拆”——你不拆開怎麼知道它是如何工作的呢？但是，

我們用榔頭和碾子最多隻能把物體拆到分子層面，

用化學的方法可以把物質拆到原子的層面，

但是要想把原子，甚至是比原子更小的基本粒子給敲開，那就只能用粒子對撞機了。

粒子對撞機的工作原理往簡單了說可以很簡單，就是把粒子在一個環形的電磁場軌道中一圈一圈地加速到接近光速，然後設法讓它們迎頭相撞，這樣一來，就有可能把粒子拆開，讓組成粒子的零件暴露出來。但是，如果往復雜了說，那又是極其複雜的。

因為粒子極其微小，想要讓這麼小的兩個粒子相撞，那就只有一個辦法，同時加速幾億個粒子，這樣才能確保總有那麼幾個粒子能撞上。這就好像在一場暴雨中，只有那麼幾滴雨滴是帶顏色的，探測器想要捕捉到它們，是對工程技術的巨大挑戰。

但是，與大多數人想象的不同，對撞機中的探測器其實絕大多數情況下並不能直接探測到被撞出來的新粒子，因為這些新粒子的壽命極短，短到什麼程度呢？例如， τ 子的平均壽命只有 10^-12 次方秒，用轉瞬即逝來形容都實在太慢了。

但這還不算是短的，W 和 Z 玻色子的平均壽命只有 10^-25 次方秒，以我有限的理解能力，要理解這麼短暫的時間是做不到的。所以，當粒子在加速器中對撞，產生出的新粒子根本來不及進入到探測器中，就已經衰變了。

我再來舉個例子，著名的上帝粒子，也就是希格斯玻色子，是在 2012 年被歐洲核子中心宣佈找到的。科學家們其實並不是直接探測到了上帝粒子，因為上帝粒子的平均壽命只有短暫的 10^-22 次方秒，這點時間根本不夠探測器捕捉到它。

那怎麼辦呢？實際上，粒子探測器記錄的訊號，是來自上帝粒子衰變後的產物。根據標準模型的預言，希格斯粒子一產生，就會衰變為一對穩定的正負電子和長壽命的正負 μ 子。科學家們透過測量這些粒子間的關聯，從而間接地推測出了上帝粒子的出現。

好了，講了那麼多關於對撞機的基礎知識，關鍵是想讓你記住一點，那就是，和大多數人以為的不同，對撞機也並不能直接探測到標準模型中那些壽命極短的粒子。有了這個概念，我們就能繼續往下講什麼是宇宙學對撞機了。

我需要分解成幾步幫助你理解。

首先，目前解釋宇宙起源的最佳理論就是暴脹理論。這種理論說，宇宙在出現的最初一瞬間，曾經歷過一段短暫而瘋狂的指數式膨脹，叫做“暴脹”。在這段時間內，宇宙的“溫度”可能高達千億億億攝氏度，其中蘊含的能量比如今人類在大型強子對撞機（LHC）中創造的最高能量還要高百億倍。這就是 138 億年前的超級對撞機。

根據量子力學的不確定性原理，時空本身存在一種擾動，在宇宙學中，這種擾動被稱為“量子漲落”；緊接著，暴脹開始了，這種量子漲落被快速地膨脹迅速放大，最終為物質成團結塊、恆星聚整合星系創造了初始條件，所以，這些量子漲落就被稱為“原初漲落”。也就是說，沒有原初漲落，就不會有以後的星系、恆星，當然也不可能會有地球和生命。

物質漲落的演化史，就是一部物質運動與時空幾何互動影響的歷史。玻爾茲曼方程決定了物質團塊在彎曲時空中如何各自漫遊、相互衝撞，而愛因斯坦場方程決定了物質的分佈如何扭曲時空的幾何。

所以，從理論上來說，只要我們能知道物質漲落的所有初始引數，原則上就可以利用計算機來模擬宇宙任何時刻的模樣，然後我們可以用今天實際的天文觀測結果與模擬的結果比對，從而又反過來幫助我們確定最初的那些引數設定得到底對不對。所以，這裡的關鍵問題就是要對今天宇宙中的物質分佈的漲落作出精確的觀測。

天文學家又是怎麼觀測的呢？

他們想出了很多招數。其中，最直接的辦法或許是儘可能地搜尋漫布天空中的星系，為它們繪製三維地圖。在宇宙學中，這幅地圖被稱為“大尺度結構”。還有另一種非常有效的辦法，是觀測宇宙從熾熱發光的童年時期留下來的餘暉。這些來自宇宙大爆炸之後幾萬年的光芒，如今已紅移到微波波段，這就是“宇宙微波背景輻射”。宇宙微波背景上溫度的高低，就對應於物質分佈的疏密，彷彿宇宙湯的“熱成像”。

總結一下，科學家們首先測量宇宙中物質在大尺度上的漲落，並經過已知的物理規律回溯到它們誕生之初的初始條件，實際上也就在測量這些誕生於宇宙暴脹時期極端高能條件下的原初漲落。掌握了這些原初漲落的情況，就如同探測到了對撞機中那些短壽命粒子衰變後的產物。

這裡需要給大家來舉例說明：在宇宙暴脹期間，一對“虛的”重粒子被時空的量子漲落創造出來，並被宇宙的指數膨脹迅速拉伸到很大的尺度。這些虛的重粒子同樣短壽，它們還沒有來得及存留到暴脹結束，就衰變得全無蹤影。幸好，在它們尚未完全消失前，這些重粒子會與時空本身的量子漲落髮生相互作用。

時空本身的量子漲落中，有一種被稱為“曲率擾動”的模式，具有很長的壽命。這種曲率擾動被暴脹的宇宙撕扯到很大的尺度後就被凍結下來，形成了能被觀測到的物質漲落的初始條件。科學家們正是透過測量不同位置原初漲落間的相互關聯，間接推知宇宙在暴脹期間能量極高的條件下所發生過的物理過程。這就是 “宇宙學對撞機”的原理。不知道大家有沒有模模糊糊地懂了，有了一點初步的概念？很燒腦，但很有意思。

那麼，有了這套“宇宙學對撞機”的原理後，科學家們接下去要如何利用這個原理來探索未知的物理規律呢？他們到底要觀測什麼樣的線索才能做出實質性的理論發現呢？在回答這個問題之前，我們還需要了解一個概念，叫做“質量譜”。

對於基本粒子而言，最重要的性質莫過於質量和自旋。在宇宙中，基本粒子的質量和自旋就像它們的“身份證明”。如果我們將所有已經發現的基本粒子按照它們的質量大小排到一張圖上，它們整體就會形成一個固定的樣式，這很像分光計中原子和分子的光譜圖，這就是“質量譜”。

科學家們經常把原子的光譜比作原子的“指紋”，我們就是透過這套指紋系統來發現遙遠恆星或者星系中所包含的元素。與此類似，標準模型中基本粒子的質量譜就相當於標準模型的指紋。實驗物理學家往往透過在對撞機中正確地部分重現這套指紋，以確認機器可以正確工作。

原子光譜對於我們研究遙遠的恆星或者星系都至關重要，光譜的變化可以給我們透露非常多的資訊，例如，光譜發生了紅移，我們就知道星系正在遠離我們而去，對紅移定量分析，我們還能精準地計算出星系的退行速度。

按照現有的標準模型，粒子的質量是透過著名的希格斯機制來獲得的。也就是說，真空中均勻瀰漫著由希格斯玻色子組成的場，稱為希格斯場，基本粒子穿行在希格斯場中，受到阻礙因而變“重”，形成了質量。

暴脹理論是說在暴脹期間，希格斯場比現在要稠密的多得多，在那個時期，所有有質量的粒子都比現在要重得多，其質量甚至可以遠大於當時的時空曲率。那如何來檢驗這些理論的正確與否呢？

根據檢測原子光譜的思路，科學家們的目標就是要透過對宇宙微波背景輻射的漲落資料，推演出標準模型在宇宙暴脹期的質量譜，也許就可以透過它的譜形來區分不同的暴脹機制。就彷彿透過測量原子光譜的改變，可以獲取原子周圍環境的資訊。

當然，知易行難。系統地分析暴脹期間基本粒子的質量譜，還需考慮諸多技術性的細節，總而言之，基本粒子的質量譜在宇宙學對撞機中會變得異乎尋常。其結果在一定程度上依賴於驅動暴脹的機制，但也具有一些與暴脹模型無關的特徵。

這就好像我們照哈哈鏡，你在鏡子中看到的形象一方面是由鏡子的曲率決定的，另一方面當然也由你本身的長相決定。只要我們對鏡子本身的曲率有了足夠的瞭解，我們依然可以透過哈哈鏡中的形象來推測你的真實長相。

這套分析同樣適用於任何標準模型之外的新物理模型。道理很簡單：任何新模型的質量譜，在暴脹期間都會經受類似的畸變。所以，質量譜分析是宇宙學對撞機研究的第一步。

即使這第一步，也並不僅僅是將兩種極端尺度下的物理物件作簡單的拼接，而是需要一些特別的理論和技術來克服拼接過程中遇到的新困難。如此看來，“宇宙對撞機物理學”，或者更一般地說，暴脹時期的粒子物理學研究，也許會促使宇宙學和高能粒子物理學發生一輪新的深度融合。

我們又瞭解了一項當今物理學研究中最最前沿的領域，或許若干年以後回望，今天看來還非常不起眼的新方法，未來會成長為參天大樹，誰知道呢？或許你我正在一起見證偉大發現的開端。

我希望透過今天篇文章，讓你對科學理論的建立過程所要經歷的反覆苛刻的檢驗有了更深刻的印象。科學家們個個都像嫉惡如仇的戰士，對任何一個理論都是在不停地窮追猛打，希望找到漏洞。科學精神如果只用一個詞來代言的話，只有一個不二之選，那就是——求真務實。

這個問問題的存在，人類有人在尋同死？如觀跡自然道學於我們這個時空間時間的每天或幾天的存在當量幾棵微克到幾克微中子的對撞等於幾棵原子彈的的爆炸威力，這不是等於把人類現代的文明毀滅，那邦人不理知，就不委明智的存活於名權愛理的項固絕對障得神人，是不怕被炸死的！因許多人士不懂，馱著就是讓這此為科學神人不怕死的精神而點贊、其有智人與能人遺傳密碼而歡。所以，這個問題的課以上本人有釋出過、純思維出純社會學的吶喊，叫醒醒！如每次吶喊不當我怕死，要詳細請你代名……697輸入查詢！謝謝老師的存在這個問題的課人們索要素是為人類的安全負責祝人類人人都知道純思維出純社會學的對比選擇對錯法則的存在與欣慰！

天地物人存在續出正確認識；

各種觀念社會體制必然統一；

實用科技造各機器括對撞機；

古今道理技術不會自相矛盾。

這就好比一顆近地小行星以時速12萬公里穿過地球大氣層砸向地球表面的一瞬間！碰撞產生出來的高溫等離子體瞬間膨脹！主流一般認為宇宙是有一個點膨脹到目前規模的！主流不一定是對的！“膨脹萬能”只是現階段的想法而已！這是因為我們看到的動能一般都是有膨脹所產生出能量！但這恰恰就是最致命錯誤的地方！