（一）：奇怪的魔炉
外进，当你从寒在一个风雪交加的夜晚事是什么？”“件冷的户入屋里，你最想做的一
去。”边，要么躲到被窝里“我可能会找个温暖的角落坐下，火炉或暖气旁
“假设火炉里没有火呢？”
。”木头或煤什么的，把火点燃“那我就找些燃料，
“火点燃后你是觉温暖一些呢？”不是感
炉子里添入更多“是的。如果我还感到冷，我就会向的柴火。”
断上升，提供给你更使炉子里的温度不“有了多的温暖吗？”会更多的燃料，就
也许会烤化的。”如果温度对了，上升的太高，炉壁“我想是的。噢，
烤不我们设想的炉子，可以让有一个炉壁永远化“好了，现在让意升高。”炉子里的温度任
话中的魔鬼“啊，这种炉子只有神或巫师才拥有。”
个初始状吗？”为１００升，加热前的温度你知道温度是怎么态，为２０℃。对了，们给这个魔炉一“现在让我比方说，炉膛的体积回事
的课本上说，当温度只不过是“，不动表明原子或分来而已。子停地四处运动。温度子或分子会不安分时，它的原越大。就会的能量多少运”物体被加热起越高，我这些粒子的运动速度
光，让我们有任何物质。”。现在里的空气全部抽把炉膛“你学得不错让炉子里什么也没有’的意思是指没有。‘什么都没
面是真空的？”“你是说炉子里
？”什么事情“对。现在开始加热，猜猜看会发生
。”我猜想炉子里将不再是真空了“
原子会不断地向“完全正确。这四周辐射电磁波，其中炉膛。”时组成炉膛的包括了光子，充满整个
“喂，等一下，什么叫光子，它和光有什么联系吗？”
的“光子是一个子和质子光似乎是连续不断量进行子与人们所认理活中，我们感受量。”播是以一定的，光的传，光就是说，。我想你已，但是光子没有静止质是，它们的质量地的。只是一份光的量识。无论是量，但它具有能份一份地落在我们照耀着万物光是一经知道间隙。科学家们把的其它一份光的时间不一些如不同一虽然日常生的头上这一份光与下电都有自己的质量的。也容易被人们质子或电子，，但实际上到是一种电磁波。使我们不可能察觉份光叫做一个光子。光速度非常快，粒子，的区别解的概念非常微小，运动的
粒子存在。”“我很难想象有这样的
想象宇宙中存在着没一种没有静止质量惯于把起来，人们往往有一式，能量等于质量的行为与宏这些的物体的一部分种是有质量，“的确，绝大多数人与式存在微观粒子好像是凝固的能量是有质量而不能单独存在。。因此光世界中，一个物体的先入之见，即能量必须但是这说明人们更习然而，光子。在爱因斯坦的物理坦的著名公质量就也就不奇子以能量的形斯怪有能量的粒子。，但了。”与光速平方的乘积有一定能量的你一样，也很难粒子。你也许知道爱因，观的世界联系恰巧
。光子既然是运动度应该有关系吧”。的能量，它“我有些明白了同温
炉子里的温度达到６中。大量的光“生一个正电子由于温高而产生，体，生有地产的光子在碰回到魔炉度的升而且气体的撞时，会无中能量是持续上升的。当子和一个电子。膛中充满着光子气炉可以理解为”有很高能量０亿度时，两个拥是这样。还是让我们
子带负电荷。”“什么？电子也有带正电荷说电的吗？我的物理课本中
就相继被现了一些可以根据粒子轨道不同样轨迹的粒子。当他子的痕迹初看了许多的照片，并发是人类发现的第一种反迹利肯对宇宙射线拍摄的粒子轨道照片。现报告给米利肯时，子。于是的研究产生了给安德松有所解释。于气质量兴趣，他的助手卡尔?设置一个磁场，带电，米利肯便承认，这子命名为正电工作，他样，但是带有子在经过时就会发接下来，他又研究”。在新的特殊说那不过是普通的质人们但是它的弯曲进行研究，设计了一座这种粒子很像带有正大型云室。当粒子穿把这一发上去就像电子的轨道，8月2日清晨出粒子本身的特性个重大发现，它的为了是，他对安德松。但过后不久种粒子的反物质喷出的羽烟似的痕迹。式飞机高空飞行时突的电子。1932年，安德松开始了一天的粒同的弯曲程度推算生偏转世纪３０年代荷的粒找到。“噢，这就种粒子是粒。这样，子的轨像往常一样观察云室里米利肯也感到迷惑不道呈弯曲状，比如它的电性。过云室时电荷异，物质。此后，各子。这要提到反物质了正电荷，安德松初，美国的罗伯特?米，安德松给这种浓厚的发现的２０安德松如果在云室中是一种程度又与电子有差，尾部会留下一条像喷，轨的现象，有一种粒然他发现了一种奇特与电子一解，他又想
子“组成我身体的各种粒都有反物质吗？”
“当然，如果你与一物烦了。不过我们生活的世界的你相撞，你就麻物质极少，不要担中，反质心。”个反
“那我就放心了。你说的各种粒子它可是不带电的。”也包括光子吗？
近它的反粒子时耗对方，同归于尽的，光子接有它的反粒子，即，会发生爆炸，互相消“是。”光子本身。当一个粒子也
的课粒子就消失了，什么我质。”“你是说两个的，它质灭转化为另一种形式的物都没留下来吗？可是只能从一种形式的物本里说，物质是不
科学家通常称两者会发爆炸中消失生‘湮撞时，物质会在但同时物质转化为能量的形式“课本是对了。”光子诞生，也就是说，会有两个的。粒子与，说，当电子与正电子碰它的反粒子相遇时，灭’。举个例子来
“那么反化为物质量也可以转的形式喽？”过来，能
炉子中，这就是能量转化了。两个光子在达到碰撞会为物质的例电子和一个正电子“你真聪明，我产生出一个们又回到”很高的能量时，子。
有趣了，不断地升高反物质。如果我给炉子更多“太会产越多的反物质。”生越的燃料，它里面就炉子的温度，就会产生来
时，空间中的物质子时，同击产生电子和正电”成与正电子发生湮灭而生“理论上是这样。当炉转化就达到衡状态。当两个的温度达到60亿度子里两个光子。一个与能量的时会有了一种平光子撞电子
炉、正电子，还有光子。”“现在，子里有电子
世纪50年代发现的别弱，因此电子和一个们微子和中微子有一个性体，比方正电子互相湮灭时，一，但是几中微子和一个反发生电荷；能量交换特子。中穿过较大规模的光子。但。当一质量的数万分之一。反中微子它与概只有电子物中微太阳或地球加上中“还应该乎不会与物质般都是产生两个Ꮈ质很特殊，在少数情况下，它，它跟会湮灭为一个它的质量很轻，大中子一样它可以说反应。”个普通物质的，不带微子是
是“真个怪家伙。”
好了，与中子的过程已经在大型家伙被烤‘化’了，湮灭可以产/反质子子与一个正电子炉的温度增加到10命运并不长久对。这个大而质子加速实验室中被人们观“现在让我万亿度。这时，两胶子。”或中子/反中子察到了。然，当温度又增加了10倍时，质子和中子这些微观世界里们的魔的个光子或一个电的生出质子取代它们的是夸克和
的，而且夸克电荷不是整数的。”带的“我在科学杂志上看到过或中子是由3个夸克组成介绍夸克的文章。质子
个质子或中子种带2/3不少微观世界的这就是胶子。胶子“看来你懂得共同组成了一还有另3睦相处在一起，质子中使夸克紧密地靠在一种带1/3个。”知识。夸克分两种，一电荷。为了使起，一种粒子，个夸克和个电荷，另一
们在实验室里发现胶子“听起来很奇妙，但人和夸克了吗？”
让我们清的前面，有。”察的自由粒子还生活夸克子在理论世界里。在科学直接观验甩在后面。还是子、中微子、反中微克和胶子和胶子目前光克和胶子真正列为可以子、正电子、们还未能将夸被实。、夸时理论跑在实验东西吧，电“很遗憾，至今人时又会点一下炉膛里的发展的过程中，有
柴火了。”“看样子您又打算向炉子里添
火是不可能提上认为‘供如此高的。温的。不过此时’时间和空间的概这是在实验奇怪亿度，的刻度达到了1万亿亿，科学家是这产生的温度，因为理论计现在温度殊燃料也没什么“室中永远也不会哦，普通的柴念都将彻底崩塌既然我们的炉子都是想象的，拥有一种特样说的。”
。被烤‘化’”“原来时间和空间也会
温的王国中是这个温度下个未知数，也许到粒子都会被烤化’，粒子的概“让我们的念在如此超高会发生什么，仍是没有意义的‘。”亿亿亿亿度。在，所有的魔炉的温度最终停在1了这个温度
这不是我所能理解的升高温度了，没有时间世界。”“噢，不要在谈论、空间和各种粒子，
爆炸（二）：魔炉大
“好吧掉。”，让我们进行实验的最后一步，把炉壁去
的。我还是躲得越远越好。”的爆样会发生巨大“噢不！这炸
都没有用安全”，即使躲间中。现在你感到就把它送到去。那远的地方到月亮上去“这种了吧。处。为了保证我们际爆炸的烈度星际空间去吧，而且是200亿年前的星我会把炉子搬到很远很空的安全，
抖。”“现在我还感觉不到大地在颤
这种东西很短的时间里，由于加“万分危险的实验的降低，现了转化出来的质子和，引起了爆为‘等等离东西’——科学家们叫。原先被封闭住的炽热开压力和温度控制，以光子体中出炸。在的等离子体立即失去了的速度向外飞散中子。”了。去掉炉壁，放出离子体’始热到1亿亿亿亿度的‘
“这是刚才升高温度的逆过程。”
，温——电子。”度的下降使许多粒对“子诞生出来，比方说
奇怪的。”“这没有什么
然有了质子和电子，。爆炸后的尘埃中既分重要的过程物质。”“不，这是一个就会产生出另外的一些十
个电子和一个质子结合。啊！是氢“让我想想，一。”原子
这样，我—氢原子。”是的，是氢原子。造’出了重要的物质“’中、从纯能量中‘制们便成功地从‘虚空
元素的基本生其它各，这样的一场爆炸产生了宇宙中我们人类吗？球和系、地“氢原子是产的一切物质，银河系、太阳种”原料，难道说
宇宙诞耐心听，我乐意把宇—大种理论—“爆炸”就是关于论的宙诞生更详细地讲述。的一刚才我们谈内容，论是最理论，在科学流行的。如果你愿意家中这种理生
”“让我们现在就开始吧。
亿亿度的时期于魔炉的最第一阶段论有关的细节。”敢还不高于这个阶段，科学家，对“宇宙诞生的度1亿亿妄下结论，谈，也就是温度大温
以原谅。”知道的东西“人类总是有不。可
个阶段产生下降到刚才的1，夸子、胶子100万亿度以下。”期“第二个阶段是温度量大大降低了度继续、电子、中微子、光质。在宇宙中，各种粒子的能等都在这/10000的时了。第三个阶段温下降到，此时能量产生出物克充满各种可能的粒子
质的产生有关系吧？”“能量的高低和物
后期，从正电子宇宙诞生克、反夸克、才会发个光子或电子秒到1光子、中微子以及质只有1/100间。此后进入到出两个光子。而夸克与毁灭，夸时子的诞生成为可能。因夸克的相遇导的宇宙中含有电子、与反电子对，两个“是的，的1/1000000子和中子便开始大量1/1000秒年龄和胶子时间过程是瞬间的，。”胶子的湮灭也能转化胶子克与反/1000秒。此时夸第三个阶段又被的相遇使质子和中称为夸克冷却阶段，只有在一定的此，致了湮灭，产生出两段的0000秒的时能量范围内，某些反应生。前三个阶第四个阶段——质子
运动吗？”“这些粒子还在飞快地
段渐下降到，即1/100温度的迅速降低。0亿度左右。”“1的温度逐0秒到100秒，宇宙进入到第五个阶动，并伴随着以光速运
刚撤去时还是“虽然还是很热，但凉快多了。”同炉壁
和正宙，时，宇宙是由约10第五阶段被称为辐射的宇电子“第光子。在第五阶段结束最重要的过程是电子，当然，还有质子和中子。的湮灭，产生30分钟。”六个阶段从100秒到了大量的子和中微子构成的亿度的光
的婴儿。”啊！宇宙此时“只是个出生半小时
氘。氘粒子并成的粒定的的温质子和中子的碰撞现三分钟后时，宇一个质子和一个中产生的。当氘粒子相子。不个中子组不是粒子，一定成一个由两互之间撞的结果会产生氢核的易地蜕变为子——氦核。”碰撞时，很容易形一种稳宙“象开始频繁出现，碰过宇个质子和两度下降到9亿度，一种——宙毕竟是能够的能量加入，就会使它很容
，它是元素周道产生更多的粒子呢？“氦我知素。氦核的存在是否会”期表的第二号元
质子和氦核不断宙中的物质由氢原形成了氢原子或的和子从而核能够借助地相互碰撞，宇宙进入时间里，电子、“是这样。运动和从宇宙诞生后的3原子构成。”氦温度使质子的电万年了原子时代，宇宙中的第七阶段结束时，宇引力捕捉在它们周围氦子，00分钟到10氦原子。因此当
合中一定诞生了现”各种元素。的组。从氢原子和氦原子“接下来就简单了在世界里的
生于宇宙之中。”昙花一现，有的则存，形成始时一起，形成了行星越来生命。在系埃相互凝集在在的很长久；在距原星际间的尘的氢原子这个阶段产生的。又过宙发展的第八杂，先是产生了恒星产生了千姿百态的的，但是从那以后一直子气体构成今大约50亿年前，了十几亿年，生命诞和氦阶段，从100万年越复，宇宙到200亿年，物质在们有的只，地球也是在了星的结构变得“你说的正是宇和星系，它不过是谈话时第八阶段刚刚开是由一种热、恒星和，宇宙仅仅形式到今天我们这个阶段相互组合，
规律，一切物质“是不它固定的运转，所有些规律之下是可以这样说，宇宙有的一切都是命中注定的。”世界都在这
爆炸时就决定的产生和演化来说的确是这样的。20堆积成各种元素，元子核，原子随后诞生并质子和生命。”“从宇宙子演变出夸克和中子，进而产生了原——星系、行星了世间的万物0亿年中所发生的事情，在宇素的组合了，原始的粒宙的起始点—大，夸克构成了构成，
是一种会思考具。人类的轨迹也许并能为力吗？人类毕竟的生命，而且还掌握了一些可以发挥宇宙的冷冰冰的发展过程。”不是完全从属于“难道人类在这个过程中就无威力的知工识和
这可能是改变宇宙发展轨迹的呢？这是个复杂而终极力量猜想，但我要提醒你，人类目前同整个宇宙有趣的话题。我不的的领的结论或虚无缥缈的奥秘相比，又小；同宇宙中要属于哲学讨论个问题来一是多么的无知。域了。人类到底是宇宙个武断”想对这“演化中的普通一环，还相比，是如此的渺无尽
（爆炸的余烬三）：宇宙
0亿年前爆炸之后。”大爆炸的出现显然在大吧：科学家们是如何知类只是在几发生了百，你还是回答我另一的？人道宇宙在20“这个问题我并不急于知道答案个问题出现的，而生命万年前才
用这了。20世纪6完目的、挣一点零的目的而存在就太斯，另文学家是不会满足于初，“这用了两名年轻天电话公司实验卑微了。两人射线。”0年代为了商业，用它来同第一颗广播文学家，一个是阿尔想台大天线搞一点‘副花钱的，科学如果完全森。两位天文学家的一位叫罗伯特?威尔的天诺?彭西亚就说来话长任务是改装一台巨大的成一项商业天线业’，用来研究宇宙卫星美国的贝尔进行无线电通讯。然而室雇
“他们一定发现了什么。”
噪声。常独特体辐射出的射线。你知声出现并不奇个非的现象。他向，都能接收们在7.35厘电噪声似乎与天线在接受信号时会有噪的天线对准什么方为7.35厘米的无线乎不波长吗？米的是温度为3k的物道3k相当于多少度电波。这种无线现了很强的无线电“1964年春天，寻其源头，似乎彭西亚斯和威尔森发现了一怪，但是似”波长上发到这种指向无关。电波的产生论把这台精密的
270度。”，由于说的3k是指开氏温度，它的零“让我算算。你所最低温单位是一样的，因此3k应该等于摄氏零下两种温度的刻度下273度度0k是摄氏温度的
混合物射。背景的一篇文章中提出无线电射温度的物体所辐射的射奇于10k，是由乔治?’理论开始并不为天均匀的原子也就是当。他在1线。”辐射来源于‘“完全产生的尘埃。‘热爆炸，宇正确。人们把两位天么宇宙中948年子，时大爆炸物，大爆炸是由称为宇宙微波文学这些光子还将会以为如果宇宙起初很热家发现线存在于宇宙中的迅速膨肯定会充们在地，那球上和宇宙中发现莫夫提出来的的无线电波满大量的光为，今天人背景辐的热无比的核粒子的混合，这种射线相当热爆炸’理论文学家所接受，因伽胀引起的。伽莫夫认宙的原始状态是一个
“当时的人们辐射，是吧？”并没有发现这种
尔森得的宇宙度将只有2.中的光子的数目现了宇宙射背景辐射“对，因此‘热爆白，这种无线电射线就视。而当话，他们测得的验，排除了大们明和温度还在不亿年后，炸’理论也是宇宙大爆炸的余音。宇宙的们在彭西亚ፔ现之后由进行5k。”就不为人所重验的发的实斯和威在大气层之外的人造线的背景辐射后，人，人宇宙射线的温彭西亚斯和威尔森发如果人类还存在的2的干扰后，所测.7;k;；宇宙断地下降，科的温度是气层，其中包括卫星上的实学家们计算，余音是越来越弱的了无数
他论后的理在变的越来越冷呢？”是可以这样说，宇“是不来被宙正
屋子里好一些煤吧？”“是的,宇宙不仅会变炉子里添变暗。喂，像有些冷，向冷，还会
大爆炸吗生好的。顺便问？”们的炉子也会发“一句，我