外星文明是否已造出宇宙加速器？

先進的外星文明是否已經利用黑洞建造了宇宙級別的粒子加速器，來研究普朗克能量（宇宙中的最高能量，約為10²⁸電子伏特）級別的物理學？如果這種宇宙加速器潛藏在宇宙的一個角落里，我們是否能在地球上檢測到？

美國普林斯頓高等研究院的布萊恩·萊琪對此進行了研究，發現如果這種加速器存在的話，它會產生10²⁴電子伏特級別的中微子，并可以在地球上被檢測到。基于這種思路，萊琪建議搜尋外星文明的天文學家們應該去尋找這種超高能量的粒子。

超級宇宙加速器

一個十分合理的假設是，先進的外星文明與人類一樣對物理學有著極大的研究熱情。他們建造的加速器有能力達到普朗克級別，而在10¹²電子伏特到普朗克能量之間，傳統的物理學還無法預言出這里會有什么樣的粒子。不過在這個范圍內，引力的量子效應將會變得十分顯著，這將有助于把廣義相對論和量子力學結合起來。

很顯然，這種加速器會十分龐大，如果要用電場來加速粒子的話，那么儀器的半徑至少得有太陽半徑的10倍；如果用磁場來加速的話，可能會略小一些。至于建造加速器的材料，普通的物質可能無法承受如此強的電磁場。不過，在一個黑洞附近的空間里，可穩定存在如此之高的能量，使用一定的技術，在黑洞附近建造一個宇宙加速器，應該是最佳的建造方案。

而外星物理學家面對的主要問題是，能量要是達到普朗克能量級別的話，那么產生的引力效應會極為強大，其加速器會有坍縮成黑洞的危險。當然以外星物理學家的智慧，他們應該會克服這個問題，因為從原則上來說，達到普朗克能量是完全可行的，雖然極為困難。

巨大的污染

建造出達到普朗克級別的加速器，只是完成了一半的任務。萊琪發現，加速器里大部分對撞結果將是毫無價值的。在普朗克級別物理學中，要想得到有效的數據，這種加速器的對撞效率大約得是歐洲的大型強子對撞機的10²⁴倍。總之，這種檢測普朗克尺度（空間的最小尺度，10^-35厘米）下事件的加速器存在著極大的浪費現象，會產生大量“污染”。

大部分污染物將是具有極高能量的粒子，原則上說它們都有可能抵達地球。當然，就像地球上的加速器要安裝隔離設備一樣，外星建設者可能會給宇宙加速器安裝隔離設備來隔離有害的輻射。萊琪認為，只有中微子這樣很難被隔離卻又無害的粒子才能逃離出來，并最終抵達地球。

這些中微子所具有的能量將比人類目前在地球上檢測到的中微子的最大能量，要高出10億多倍，甚至更多。所以，這樣的粒子將會很好檢測，因為它們很容易與普通物質發生反應。比如說，這種中微子穿過地球的海洋時，它們會與水分子發生反應并產生另一種粒子。海洋可能對于物理學家來說過于渾濁，很難檢測到新的粒子誕生時釋放的光，不過它會產生聲音。因此萊琪建議，可以在水下建立一個由水聽器構成的網絡，來聆聽中微子的聲音。不過，產生這種聲音的概率十分低，他認為至少要部署10萬個水聽器才能有機會聆聽到中微子。

用月球來探測

還有另一種看似不合理但卻很簡單的方法，那就是把月球當作檢測中微子的儀器。事實上，這種“中微子-月球”實驗正在進行中。天文學家只需將地面的射電望遠鏡對準月球，來檢測是否有高能中微子撞到月球表面即可。

但即使檢測到10²⁴電子伏特級別的中微子，也不能直接就認為發現了外星文明建造的宇宙加速器，它們也可能是宇宙弦的衰變產生（宇宙弦是宇宙大爆炸后留下的一種時空結構，類似水結成冰時產生的裂縫）。當然，即使是其他原因產生的，檢測到這種高能中微子也將是物理學中的重大發現。

英國物理學家保羅·戴維斯卻對尋找宇宙加速器的希望潑了點冷水。他認為，外星物理學家一旦把實驗做完了，就沒有必要繼續運行宇宙加速器了。所以除非宇宙中有很多這樣的設備不停地建造出來并運行，否則宇宙加速器只能產生短暫的中微子脈沖，這很難被我們探測到。

還有一個疑惑，除了單純的對物理學的熱情以外，還會有什么其他的原因使得外星文明決定花費很多精力去建造宇宙加速器呢？戴維斯推測，他們可能想制造一個新的宇宙，或其他奇異的時空結構。他認為，外星文明可能預感到了宇宙級別的危機，所以不得不這樣做。但這是什么樣的危機，戴維斯還無法猜測。畢竟，這種外星文明可能比我們先進上百萬倍，他們所知曉的危機我們人類目前還很難猜測到。

發表于 2015-06-22 00:00
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