（一）：奇怪的魔炉

的夜晚，当你事是什么？”“在一个风雪交加做的一户外进入屋里，你最想件从寒冷的

炉或暖气旁边的角落坐下，火里去。”，要么躲到被窝“我可能会找个温暖

“假设火炉里没有火呢？”

些燃料，木头或“那我就找”煤什么的，把火点燃。

“火点燃后你是不是？”感觉温暖一些呢

我子里添入更多的柴火。“是的。如果”还感到冷，我就会向炉

给你里，就会使炉子料更多的温暖吗？”的温度不断上升，提供“有了更多的燃

“我想太高，炉壁也许会是的。噢，对了，如果温度上升的烤化的。”

“升高。”有一个炉壁永远烤不化的炉子，可以让子里的温度任意炉好了，现在让我们设想

魔鬼或巫“啊，这师才拥有。”子只有神话中的种炉

积为１００升，加我们给℃。对热前的温度“现在让为２０回事吗？”始状态，比方说了，你知道温度是怎么一个初，炉膛的体这个魔炉

，不停地四处运动安分起来度只不过是表明原子或“我会越大。说，当物体被加热时分子运动的能。不，它的原子或分子会的课本上量多少而已。”温的运动速度就温度越高，这些粒子

。”的空气全部抽光，让炉你学得不错。现在意思是指没有任何物质让我们把炉膛里“子里什么也没有。‘什么都没有’的

炉子里面是真空的？“你是说”

对会发生什么事情？”开始加热，猜猜看。现在“

“我猜想炉子里将。”不再是真空了

整个炉膛。”的原子会不磁波，其中包括了“完全正确。这时光子，充满组成炉膛断地向四周辐射电

光子，它和光有什么联“喂，等一下，什么叫系吗？”

到的光似乎是连续们的常间隙。科学家们把一波。虽不断地照子与人们所认，光是一种电磁容易被人们理解的非份光叫不的传的质量，但是光子没光的时间能察，使我们不可受光光是一份一份地落在我个光子。光识的其它一些粒子，有静止质量，但它具有着万物，但实际上，微小，运动的速度非子或电子，都有自己播是以一定的头上常生活中，我的。只是一份光的量然日。”子和质子的区别是，无论是质如电量进行的。也就是说，耀概念。我想你已经知道能量们感快常它们的质量不同。“光子是一个觉这一份光与下一份做一

“我很难想象有这样存在。”的粒子

是凝固的能量。因种先入，而不能单独存在。然为与宏巧是一种没有静此光子以能量的形“的确，绝大多数人有一爱因斯坦的之见，即能量必须是的乘积。在爱因斯坦的物人们往往。”了观的世界联系起来，许知道止质量，但有一于把这些微观粒子的行式存在也就不与你一样，也很难想象而，光子恰质量与光速平方宇宙中存在着没有质理世界中，一个是有奇怪物体的质量就好像子。这说明人们更习惯量，但定能量的粒子。你也有质量的物体的一部分能量的粒著名公式，能量等于

应该有关系吧。”。光子既然是运动的能量，它同温度“我有些明白了

魔炉中。大量的而且有地产生一个正电子和持续上升的。当炉子温度达到６０亿度时很高能量的光子在碰撞，两个拥有。还是让我们回到光子由一个电子。”时，会无中生气体生，可以理解为炉于温度的升高而产膛中充满着光子气体，的能量是“是这样里的

“什么？电子也有带正电荷的电子带负电荷。我的物理课本中说吗？”

。”，他种反物质特性，比如它的一些代初，美国的罗伯现的是一种新解释。于是安德松有所察云室。这样，就可的反物里拍摄的粒子轨道照常一样观开始了一天的工作，又想给利肯轨迹。但过后不久它的质量与电子一当粒子穿过云室时，尾德松同样轨迹的对安德松说那不过是人类发现的第一座大型云质相继被人们找到有一种粒子以根据粒子轨道不同的。此后，各种粒子松发也感到迷惑不解，他特?算出粒子本身的电性。19弯曲片。突然他发现了，米利肯便承认，这松米中设置一个磁场，利肯对宇。如果在2日清晨，安德普通的质子的这种粒子命名为正电。在２０世纪３０年给的特殊粒子。于是，安飞行时喷出的羽烟似的痕迹行研究，设计了一样，但是子。这是的痕迹初看上程带有正电荷，安德手卡尔?安德松为了进弯曲程度推很像带室。有差异，这种粒子种粒子是个重大发现，物质了有正电“噢，这就要提到反云室时，米利肯一种奇特的现象，度又与电子宙射线去就像电子的轨道许多的照片，并发现了他像往粒子。当接下来，他又研究了部会留下一呈弯曲状的兴趣，他的助的研究产生了浓厚他把这一发现报告给米过时就会发生偏转，轨道荷的电子。条像喷气式飞机高空32年8月带电荷的粒子在经，但是它的

反物质吗？“组成我身体的各种粒”子都有

要担心。”生活的世界中，你就麻烦了。不过我们反物质极少，不反物质的你相撞，如果你与一个“当然，

各种说的？它可是不带就放心了。你“那我电的。”粒子也包括光子吗

“是的，光子也有它的同归于尽。”反粒子，即光子本身一个粒子接近它的反粒子时，会发生爆炸，互相消耗对方，。当

下来吗？可是消失了，什么都没留式的物质。我的课本里说，物质它只能从一种形式的物质转化灭的，是不粒子就“你是说两个”为另一种形

的。粒两者会“课本是对量的形式了转化为能。”子与正诞生，也就是说，物质湮撞时，物质电子碰发生‘说，当电时会有两个光子灭’。举个例子来粒子相遇时，科学家通常称在爆炸中消失，但同会子与它的反

”“那能量么反过来，转化为物质的形式喽？以也可

产生出物质的例子能量时，碰撞会回到炉子中了。两个高的“你真聪明，我们能量转化为。”一个正电子，这就是光子在达到很一个电子和又

就会产生越来越多的了，不反物断地升高炉子的温度，质。”果我给炉子更多的燃料，它里面“太有趣就会产生反物质。如

中的物质击产生衡状态。子时，同时会有一个就达到了一种平电子与正电子。”“理论上是这样。当发与能量的转化炉子里的温度达到电子和正电个光子当两个光子撞60亿度时，空间生湮灭而生成两

“现在，炉子里有电子、正电子，还有光子。”

上中微子灭时，一般都是产还大概只有电子质量的物质发生反应。”很特殊，它与普通和反中微但因此它可以穿过微子。中微子是20世方说太阳会跟中子一样，不带，，它们会湮灭为一或地球，但是量交换特别弱，数万分之一。中微子有一个性质较大规模的物体，比生两个光子。电荷；它的质量很轻个中微子和一个反中在少数情况下纪50年代发现的，它子。当一个电子和一个正电子互相湮与“几乎不物质的能应该加

“真是个怪家伙。”

或一。”质子与中子速实验室中被人们观“好了察到了。然而反中子对。这’了，取代它们的是夸克和胶子中子这些微观世界里的或中子，现在让我们的温度又增加了10个电子与一个正电/倍时，质子和长久时，两个光子/反质子子的湮灭可以产生出质魔炉的温度增加到1大家伙被个过程已经在大型加0万亿度。这烤‘化子的命运并不，当

到过介绍夸克的是由3个夸克科”文章。质子或中子数的。“我在组而且夸克带的电荷不是成的，整学杂志上看

种带1/3个/3个电荷，另一荷。为了使3个夸另一种粒子相处在一起，质一种带，这就是胶子不少微使子中还有。胶子夸克分两种，2夸克紧密地靠在一起，观世界的知识。看来你懂得电质子共同组成了一个“克和睦或中子。”

室里发现胶子和夸克了吗？”但人们在实验“听起来很奇妙，

面清点一下炉膛里还未能将夸克和科学发展的过，电子自由粒子。夸克和，有时“很遗憾，至正列为可以直接观察的活在理程中，和胶子。”论世界里。在今人们还生又会被实验的前胶子真子、反中微子、夸克胶子目前有时理论跑在的东西吧、正电实验甩在子、光子、中微后面。还是让我们

里添柴火了。”子您又打算向炉子“看样

底崩塌，科学家是这样间和空间的概念都将彻度计的刻度达到说的。”料也没永远也不会产生的了1万亿亿亿，因为理论上认为‘什么奇怪的。现在温是想象的，拥有度，这是在实验室中“哦，普通的柴火是不可能提供如此高温的。一种特殊燃不过既然我们的炉子都温度此时’时

“被烤‘化’”。原来时间和空间也会

，所有的粒子都会这被温度最终停个温度的概念在如此超高温“让我们的魔炉的数，也许到了在1亿亿亿亿度。在这的王国中是没有意义的什么，仍是个未知烤‘化’，粒子。”个温度下会发生

种粒子，这不是我所能世界。”在谈论升高温度了，没时间、空间和各理解的有“噢，不要

（二）：魔炉大爆炸

实验的最后一步“好吧，让我们进行”，把炉壁去掉。

远越好。”“噢不爆炸的。我还是躲得越！这样会发生巨大的

们的安全，远很远的地你感到安全了吧“这种爆炸的烈度，即我会把炉子搬到很去。那就把它送到星200亿年月亮上去都使躲到没前的星际空间中。现在。”际空间去吧，而且是方有用处。为了保证我

“现在我还感觉不到大地在颤抖。”

了爆炸。在很短的时等离子体’。始了。去掉降低，等离子炉先被封闭住的现了转化出来炽热中子。”度向东西’——科学家们东西为‘的质子和离子体立即失去了控制，以光的速开1亿亿亿这种实验分危险的“万的等叫原壁，放出加热到亿度的‘间里，由于压力和温外飞散，引起体中出度的

这是刚才升高温度的逆“过程。”

许生出来，比方说——“对，温度的下降使电子。”多粒子诞

。”什么奇怪的“这没有

中既然有了质子和程。爆炸个十分重要的过一些物质。”“不，这是一出另外的后的尘埃电子，就会产生

合。啊！是氢原子。”子和一个质子结“让我想想，一个电

是氢原子。这样，原子。”功地从‘虚空’中、从纯能量中‘制了重要“是我们便成造’出的物质—氢的，

切物质，银河系、太的一场“氢原子是产生其它各们人类吗？”生了宇宙中的一阳系、地球和我爆炸产样原料，难道说，这种元素的基本

是关于宇宙诞生的。把宇宙诞生更详细地家中这们谈论的内容，就论——大爆听，我乐意种理论是最流行的如果你愿一种，在科学炸理论意耐心“刚才我理讲述。”

吧。”“让我们现在就开始

“宇宙诞生的最高温度1亿亿亿亿度科学家还不敢妄下结论，谈论有的时期，魔炉的第一阶段，对于这个阶段，关的细节。”也就是温度大于

东西。可以原“人类总是有不知道的谅。”

二个阶段是温度下降到刚才的1/在这个阶段产生了。第中充满各种可能的粒子量时能量产生出三个阶段温物质、电子、中微子、光子。在宇宙，各种粒子的能，夸克10000的期，此续下时“第降到100万亿度以下大大降低了。”度继、胶子等都

高低“能量的和物质的产生有关系吧？”

或电子却阶段，只有在一定的湮灭量毁灭，夸克000秒。此时与反电子对，两个生后的1/1光子胶子的湮灭也1子和中子。”发生。前三个阶段的时的宇00秒的时间。此后、光子、中子、正电子光子。而夸克与胶子的生成为可能。因此，000000秒到1能转化出两个内，某些反宇宙诞段又被称为夸克冷间过程是能量范围“是的，第三个阶使质子和中子的诞瞬间的，只有1/10000便开始大/相遇阶段——质子时期，从才会与反夸克的相遇导致了微子以及质宙中含有电进入到第四个夸克、反夸克和胶子，产生出两个应ኍ1000秒年龄

“这些粒子还在飞快地运动吗？”

左右。随着温度的迅速降低。“以光速运动，并伴1000秒到10，即1/降到10亿度0秒，宇宙的温度”进入到第五个阶段逐渐下

。”但同炉壁刚撤去时还是凉快多了“虽然还是很热，

程是电子和正电子的湮大量的光子。在第阶段从100秒到30五和中子。第六个的光子和中微子构，产生了要的过灭的宇宙，是由约10亿度还有质子最重，宇宙“第五阶段被称为辐射阶段结束时成的，当然，分钟。”

“啊！宇儿。”时的婴生半小宙此时只是个出

三分钟后时，宇宙的温度下子和两个中子组成的粒。当氘粒核。”粒子并不是一种稳粒子，一定的能量加入“子——氦繁出现，碰撞的结果，很容易形为一个质子和，就会使它很容易氘。成一个由两个质定的会产生氢核的一种——一个中子。不过宇宙毕地蜕变子的碰撞现象开始频子相互之间碰撞时氘降到9亿度，质子和中竟是能够产生的

“氦我知道，它是元素周期表的第二号元在是否会。氦核的存产生更多的粒子呢？”素

宙进入了原子借助引力氦核不断地物质由氢原子和后。”。因此当第七阶段结束度诞生氦原时代，宇宙中的温“是这样。从宇宙能够的30分钟到100万时，宇宙中的运动的电子，从而形成电子、质子和原子了氢原子或氦年的时间里，使质子和氦核捕捉在它们周围相互碰撞，宇子构成

。从氢原子元素。”了现在世界里的各种诞生“接下来就简单了和氦原子的组合中一定

八阶段刚刚开段相互组合，产生了千先是产相互凝集在一起，形种热的氢原子和氦原阶段产生的。又姿百态的形式，从100万年到的，但是从那以后一复杂，过是昙花一现，亿年，物质在这个阶”行星，地球也是在这个构成系，它们有的只不时，宇宙的结构变得直到今天子气体，形成了星系、恒星和񻐐始时，宇越来越正是生了恒星和星有的则存在的很长的久；在“你说，距今大约50亿年前星际间的尘埃生命。在第过了宙仅仅是由一几亿年，生命诞生于宇宙之中。我们谈话十宇宙发展的第八阶段成了

，宇宙有它固定，一界都中注定的。”“是不是可以这样说在这些规律之下运转，所有的一切都是命的规律切物质世

夸克，夸克构成了—星系就决定了，原、行星和生命。”“从宇宙的产生和演的事情，在宇宙的起始万物—化来说随的组合构成了世间的各种元素，元素点—大爆炸时0亿年中所而产生了原子核，原子子和中子，进，的确是这样的。20生并堆积成粒子演变出后诞发生质始的

？人类毕竟可以发挥从属于宇宙的冷一种会思考的无能为力吗握了生命，而且还掌冰冰的发展过程一些不是完全“难道人类在这个过程威力的知识和工具中就。人类的轨迹也许并。”是

要属于哲学。缥缈的猜想，通一环，还是迹的终极力量呢？这是要但我”“这可能讨论的领域了个复杂而有趣的话，同宇宙中无尽的奥秘相。是宇宙演化中的普是如此的渺小；个宇宙相比提醒你，人类目前同整改变宇宙发展轨又是多么的无知人类到底问题来一个武断的结论或虚无比，题。我不想对这个

余烬（三）：宇宙爆炸的

00亿年前发你还是回们是如何知道宇宙在2不急于知道答案，后。”生了大“这个问题我并爆炸爆炸之人类只是在命的出现显然在大几百万年前才出现的，的？而生一个问题吧：科学家答我另

的而存在就太卑初，美国的贝大的天线讯。然而天文学家是这台大天线搞一点‘不会满足于完果完全为了台巨，用它来同第一颗广播卫星进行无线电通天文学家，商业的目微了。两人想用“西亚斯，室雇用了两名0世纪60年代诺?彭一个是阿尔零花钱的，科学如另一位叫罗伯特?威尔森。两位天文副业’，用尔电话公司实验来研究宇宙射线。这就说来话长了。2成一项商业目的、挣一点年轻的务是改装一”学家的任

现了什么。”“他们一定发

线电波。这种无线电噪发现了一个非常密的天线对准什么方向波长为7.35厘米“1春天，彭西亚斯和时为。他独特的现象3k的物体，都能的波长上发现了很强964年但的无线电噪声。在接受威尔森接收到源头，似乎是温度线。你知道3k相会有声似乎与天线的指向无关。电波的产生寻其辐射出的射信号这种当于多少度吗？”的无是似乎不论把这台精噪声出现并不奇怪，们在7.35厘米

温度，它的最低温度氏零下270度“让因此3k应该等于摄0k是摄氏温度3k是指开氏的零下273度，的由于两种温度单位是一样的，。”的刻度我算算。你所说

为，今天人们在当于10k温度的物体合物，大爆炸原始状态是一个奇热无起初很热，那么宇宙相由乔家所接受，因炸产生的尘埃。‘热爆景辐射来源就是当爆宙中发现的原子也炸’理论开始并不治?伽莫夫提出来的。他在1948年的一篇文章是由混球“完全正确。人，这些无线电射们把两位天文学家发地所辐射的射线。”于‘热爆炸’理论，是肯定会充满大量的光子现的无线电波称为宇宙微波背景辐射。背为如果宇宙，这种射线会以均匀的合物的迅速膨胀线存在于宇宙中中提出，宇宙的比的核粒子的混中为天文学上和宇时大引起的。伽莫夫认光子还将

”现这种辐射，是吧？“当时的人们并没有发

在大气层之外的“对，因此‘热后，所测得的宇人造卫星上的彭西亚斯和射线的温度。而当彭西亚斯和实验，排除了大气层的将只有2.5k。”，人们明白，这种也就不为人所重视括光子的数目和辐射的温度是2.威尔森的发现之后的余断地下降，科威尔森发现了音宇宙射线的背景辐射后的宇宙，其中包爆炸’理论还存在的话，他们测得不无线电射线就是宇宙年后，如果人类宙背景大爆炸的余音。宇宙干扰由进行了无数的实验是越来越弱的，人们在学家们计算，10亿7;k;；宇宙中的温度还在

，宇宙正在变的越来越“理论后来被说可以这样冷呢？”他的是不是

,里添会变暗。喂，屋子里一些煤吧？”好像有些冷，向炉子宇宙不仅会变冷，还“是的

“好的。顺便问一句，我们的炉子也会生大爆炸吗？”发