（一）：奇怪的魔炉
风雪交加事最想屋里，你“在一个做的一件的夜晚是什么？”，当你从寒冷的户外进入
么躲到被窝里去。”角落坐下，火炉或暖气旁边，要“我可能会找个温暖的
没有火呢？”“假设火炉里
“那我就找些燃料点燃。”，木头或煤什么的，把火
觉温暖一些呢？”“火点燃后你是不是感
入更多的柴火。”感到“是的。如果我还冷，我就会向炉子里添
“有了更多的燃？”度不断上升，提供给暖吗料，就会使炉子里的温你更多的温
“我想是的。噢，对了高，炉壁也许，如果温度上升的太会烤化的。”
永远烤不好了，现在让想有一个炉我们设化的炉子，可以让炉子“壁里的温度任意升高。”
有。有神话中”的魔鬼或巫师才拥“啊，这种炉子只
始状态，？”积为１００升，加热前的比方说，炉膛的体个魔炉一知道温度是怎么回事“现在让我们给这个初温度为２０℃。对吗了，你
。温度只不过是表明的原子或分子。”，不停地四处运的能量多热时，它原子或分子运动课本上说，当物体被加度越高，少而已会越动。温这些粒子的运动速度就“我的大会不安分起来
“你学得不。‘什么都没有们把炉里什么也没有我光，让炉子任何物质。”’的意思是指没有错。现在让膛里的空气全部抽
里面是真空的？”“你是说炉子
加热，猜猜？”“对。现在开始看会发生什么事情
真空炉子里将不再是“我猜想。”了
四周辐射电磁波，其中包括了不断地向光炉膛子，充满整个炉膛。”“完全正确。这时组成的原子会
么联系吗？”么叫光子，它和光有什“喂，等一下，什
它播是以一定的子，都有自己的质量，但是微小，运动的速在我份活中，我们感受到的把一所认识的其它一些如电子和容易被人们理解的间间隙。科学家们质子的区别是，它们的具有能量。”份一份地落我们不质量不同。无论是质子可能察觉这们的头上的。只是“光子是一个不已光子没有静止质量使度非常快，是说，光是一粒子，光似乎是连续不断地照光子一份光的量非常但实际上，光的传，但量进行的。也就经知道，光是一种，与人们一个光子。光叫做一份光与下一份光的时电磁波。虽然日常生概念。我想你耀着万物或电
”子存在。“我很难想象有这样的粒
必须是，人们联系起来大多数人与你一也就不子。这说明人们有一定能量的粒子。你像是凝因斯坦的著子的行为与宏观的世界，一个物体的质量就好坦的奇怪了没有静止质量，但有能量的粒宇宙中存在着没。在爱有质量，而不能单独更习惯于把这些微观粒因斯，但质量与光速平方的乘积样，也很难想象物理世界中光子恰巧是一种存在。然而，是名公式，能量等于。”光子以能量的形式存在“的确，绝往往有一种先入之见，即能量固的能量。因此也许知道爱有质量的物体的一部分
光子量，它同温度应该有关系吧既然是运动的能“我有些明白了。。”
回到魔炉中中地产生一个正解为炉膛有电子持续上升的。当炉子里和一个电子。”到６０。大量的光子由于温度达，而且气能量的光子在碰撞充满着光子气体时，会无中生的温度“是这样。还是让我们的升高而产生，可以理亿度时，两个拥有很高体的能量是
么？电子也有带正“什子带负电荷。”理课本中说电电荷的吗？我的物
利肯便如这一发现报曲状。这样种粒子的，尾部会留下一条像米利肯也感像电子的轨，他对安德松说，有一种粒子的痕迹晨，安德松开始了一宙种粒子现的第于是特?米利肯对宇找到。”荷，安德松解释行研究，设计了一座电子一样，但是带有正出的羽烟似的痕迹。喷气式道不同的弯曲程度推穿到迷电过时就解片。突然他发现了1932日清大型云室。当粒子转，轨道呈弯物质相继被人们一种反物质，他又想给安德松有所电荷的粒子在经电子。接下来，他又研子是个重大发现，它的同样轨迹的粒子子。于是，安德松年8月2年代初，美国的罗伯。当他过云室时工作，３０过后不久，米安德松为了进很像带有正电荷的。此后助手卡尔?射线的研究产殊粒告给米利肯时一种奇特的现象反质量与。把粒子命名室里拍摄的粒子轨道照他像往常一样观察云飞机高空飞行时喷那不过惑不它的电性。，各初看上去就会发生偏究了许多果在云室中设置一个磁场，带生了浓厚的兴趣，他的算出粒子本的照片，并发现了一些道，但是它的弯曲程度又与电子有差异，这身的世纪发现的是一种新的特承认，这种粒，天的为正电子。这是人类发特性，比如，就可以根据粒子轨给这种是普通的质子的轨迹。“噢，这就要提到反物质了。在２但０
“组成我身体的各种粒子都有反物质吗？”
如果相撞，你就麻烦了。不“当然，与一个反物质的你你，过我们生活的世界中极少，不要担心。”反物质
子“那我就带电的。”可是不说的各放心了。你种粒也包括光子吗？它
同归于尽。”接近它的反粒子会发生爆炸，互相“是的，光子也时，当一个粒子消耗对方，有它的反粒子，即光子本身。
质。一种形式的里说，物质是不灭”物没留下来是我的课本的，它只能从一种形式的物质吗？可失了，什么都“你是说两个粒子就消转化为另
“课本是对的。粒子举个例子来说，化为能量的形发生‘湮灭’。消失，但同时会有两个通常称两者会当电子，物质转与它的反粒子相遇时，科学家与正电光子诞生，也就是说时，物质会在爆炸中。”子碰撞式了
”可以转化为物质的形式喽？“那么反过来，能量也
能量时，碰撞会产生出的例子物质真。”高的，我们又回到炉子中化为这就是能量转聪明子，“你一个电子和一个正电了。两个光子在达到很
面就会产生越来多的燃料，它里“炉子的温度，物质我给炉就会产生反子更越多的反物质。”了，不断地升高。如果太有趣
平产的转化就达到了一种60亿度时，空炉子里的温度达到生成两个光子。”有一个电子与间中的物质与能量是这样。当正电子发生湮灭而当两个光子撞击“理论上子和正电子时，同时会衡状态。生电
，还有光子。”炉子里有电子、正电子“现在，
不带电荷；它，它跟是几乎不会与物质发生两个光子。但在少数中微子子质量的数“还应该加上中微子和世纪5电子和情况下，它们会一个正电子互相湮灭。中微子体，中子一样子有一个性质很特殊电因此它可以穿反应。”是20灭为一个湮0年代发现的过较大规模的物，它与普通物质。当一个反中微子时，一般都是产生的能量交换特别弱，比方说太阳或地球，但，的质量很轻，大概万分之一。中微只有中微子和一个反
“真是个怪家伙。”
反质子个过程已经在子了子。”被人们观察到了。然而质子个光子或倍时，质子和中子度增加克到加了1010万亿度。这和胶型加速实验室中我们的魔炉的温一个电质子/，取代它们的是夸与一个正电子“好了，现在让不长久，当温度又增与中子的命运并时，两这些微观世界里的大家大的湮灭可以产生出或中子/反中子对。这伙被烤‘化’
是整数的。”上看到过荷不介绍夸克的文章。质子带的电“我在科学杂志夸克组成的，而且夸克或中子是由3个
使另一种胶子克和睦相处在一起，质个电荷。夸克分。为了使3个夸夸克紧密“看来你懂得不少微观带子两种，一种带2/3个电荷，子。。胶”成了一个质子或中，这就是世界的知识子中还有另一种粒子地靠在一起，共同组
发现“听起来很奇妙，但人们在实验室里胶子和夸克了吗？”
微子、反中微子、夸界里。在科学发展的过子真正列为可以直接观克和胶子目论跑在实验的前面，有“很遗憾，至今人清点一下炉膛里前还生，有时理程中实克和胶验甩在后面。胶子。”子、光子、中克和活在理论世还是让我们们还未能将夸的东西吧，电子、正电时又会被察的自由粒子。夸
“看样子您又打算向炉子里添柴火了。”
普通的柴火是不可达到是想么奇怪都和空间的概念都将也不会产生的温度，因为。”‘此理论上认为的。现在温一种特过既然我们的炉子时了1万亿亿亿度，是这样说的彻底崩塌，科学家殊能提供如此“哦，高温的。不象的，拥有这是在实验室中永远度计的刻度燃料也没什’时间
“原来时‘化’”。间和空间也会被烤
发生什么，仍是个。在这个温度下会到了这个都会被烤‘“有意义的。”温度，所有的粒子最终停在1亿亿亿亿度让我们的魔炉的温度未知数，也许此超高温的王国中是没化’，粒子的概念在如
“噢，不要在谈论升高解的世界。子，这不是我所能理”温度了，没有时间、空间和各种粒
大爆炸（二）：魔炉
炉去掉。”壁验的最后一步，把“好吧，让我们进行实
爆炸的。“噢不！这样越远越好。”会发生巨大的我还是躲得
搬到很远即使那就爆炸的烈在你感空间中。现们的安全，我度，月亮上去都很远的地方去。是200亿年前的星际“这种吧，而且会把炉子没有用处。为了保证我到安全了吧。”把它送到星际空间去躲到
“现在我还感觉不到大地在颤抖。”
短的时间里掉炉壁，了转化出来的质子和中的速等离子体’。原先被封闭住的的‘东西’——科学家们光，等离子体中出现叫这种东西为‘子。”度的降低，由于压力去了控制，以了。去亿度放出加热到1亿亿亿，引起了爆炸。在很即失度向外飞散“万分危险的实验开始和温炽热的等离子体立
度的逆过程。”是刚才升高温“这
生子。”“对，温度的下降使许多粒子诞—电出来，比方说—
“这没有什么奇怪的。”
“不，这是一个十分重要的过程。爆炸后的尘电子，就会产埃生出另外的一些物质。”中既然有了质子和
和一“让我想想啊！是氢原子。”个质子结合。，一个电子
氢原子。”‘虚空’中、从纯能“是的，是成功地从氢原子。这样，我们便‘制造’出了重要的物质—量中
人道说，类吗？”爆炸“氢原子是产生其物质，银河系、太阳系、地球和我们这样的一场的基本原料，难它各种元素产生了宇宙中的一切
讲述。”于宇宙诞——大爆炸理论，行的。如果在内容，就是关我们谈论的“刚才你愿意耐把宇宙诞生更详细地心听，我乐意中这种理论是最流生的一种理论科学家
就开始吧。现在”“让我们
妄下。”段，也就是温度细节期，对于这个阶段，的时科学家还不敢“宇宙诞生的第一阶结论，谈论有关的度1亿亿亿亿度大于魔炉的最高温
的东西。可以原谅”。“人类总是有不知道
温时能量产第三个阶段生粒子的能量大大降低了出物种可能的粒下降到温度生了。继续下降到1。”刚才的1/10000的时期00万亿度以下，各种电子、中微子、光子、，此充满各“第二个子，夸克、质。在宇宙中在这个阶段产胶子等都阶段是度
低有关系吧？”产生“能量的高和物质的
00秒到1段——质子时期子的相遇使质子和中个光子或和胶子便开始大量毁灭程是瞬间的，只ፓ1000后进入到第四个阶。”有1/、中微能量范围内，某些反子的诞生成为可年龄的/1000秒子以及质子和中子对，两能。因此，才会发生。前三个被称秒克、反夸克而夸克与胶，夸克与反夸克的相遇宇宙中含有电子、000秒的时间。此与反电子1/10电子正电子、光子化出两个光子。，从宇宙诞生后的个胶子的湮灭也能阶段的时间过“是的，第三个阶段又1000。此时夸转却阶段，只有在一定的应为夸克冷导致了湮灭，产生出两
在飞快地运动吗？“这些粒子还”
000秒到1动，并速降低。进入到第五个阶段，即1/1。”宙的温度伴随10亿度左右下降到着温度的迅00秒，宇“以光速运逐渐
“虽然还是很热，刚撤去时还是凉快多了。”但同炉壁
还有是度的电子和正电子的六个阶段从100重要的过程质子和中子。第最“第五阶段被秒到30分钟。”子。在第五阶段结束湮灭，产生了大量的光光子和中微子时，宇称为辐射的宇宙，宙是由约10亿构成的，当然，
半小时的婴儿。”只“啊！是个出生宇宙此时
频繁出现的温度下降到9亿度碰撞现象开始中子组成的粒子——氦一种个质稳定的不过宇宙一个质子和一个中子。生的。当氘子和两个碰撞的结果会产生氢核的一种——时，很核。”粒子相互之间碰撞毕竟是能够产会使“三分钟后时，宇宙，粒子，质子和中子的它很容易地蜕变为氘。氘粒子并不是容易形成一个由两，一定的能量加入，就
表的第二号元素。氦多的元素周期“氦道，它是呢？粒子”核的存在是否会产生更我知
能入了原子时代，够借助引力捕捉在它们周围运动的温度使质子和氦核互碰撞，宇宙进成。”子和氦核不断地相宇宙中的后的30分钟到100时间里，电子、质了氢子和氦原子构万年的“是这样。从宇宙诞生质由氢原子。因此当第七阶段结子或氦原电原子，从而形成束时，宇宙中的物
下来就简在世界里的各种元素。一定诞生了现“接单了。从氢原子和氦原子的组合中”
式，年前，质在这个阶段相星，是宇宙发展的第八阶段的。又过了十星系，它“你说的正亿后一直到今形成了星系、今大约50变得越来越复杂，先刚刚开始时，宇宙仅仅结构，从100万年到2体构成的，但是从那以则花一现，有的是由一种热的时，宇恒星和生命生于宇互组合星际间的尘埃相天我们谈话们有的只不过是昙几亿年宙的地球年，物氢原子和氦原子气互凝00亿存在的很长久；在距宙之中。”，生命诞也是在这个阶段产生集在一起，形成了行，产生了千姿百态的形是产生了恒星和。在第八阶段
这些规律之下运“是不是可以这样说，，一切物质世界都在切都是命中注定的。”转，所有的一宇宙有它固定的规律
子随后诞粒子演变出夸克，，的确了世间的万物——星系进而产生了原子核，原、行星和生情，生并堆积成各种元素，元素的组合构成是这样的。200亿年决定了，原始的说“从宇宙的的起始点—大爆炸时就中所发生的事在宇宙命。”了质子和中子，产生和演化来夸克构成
吗？人类毕竟是“难道人类在这一种会思考的生些可以发挥力的知识和工具。宇宙。”的轨迹也许并不命，而且还掌握了一人类是完全从属于发展过程威个过程中就无能为力的冷冰冰的
可是改变宇宙发展轨迹的来一个武断，人类目前同整个到底是宇宙演化中的领域了。人类的结论或虚无缥缈的的普通一环，还能要“这有趣的话题。我不想对属于哲学讨论个复杂而猜想，但我要提醒你相比，是如此的渺小；同宇宙个问题终极力量呢？这是宇宙这中无尽的奥秘相比，又是多么的无知。”
爆炸的余烬：宇宙（三）
于知道答案，你还是回百生命的出现显然“这个问题我并不急答我另一个问题在大爆炸之后。”万年前才出现的，而知道宇宙在200亿年？人类只是在几前发生了大爆炸的吧：科学家们是如何
播卫星进，司实验了。两位天文学年代初，美国的贝尔电话公台巨大的天线0世纪60。”行无线电通讯。然于完成室雇用了两名年轻的阿尔而天文学家是不会满足完全为人想用这台大研究宇宙射线项商业目的在就太卑钱的，科学家的任务是改装一天文学家，一个是了商业的目的而存长了。2诺?彭西亚斯，另一位如果用它来同第一颗广天线搞一点、挣一‘副业’，用来“这就说来话尔森。两点零花叫罗伯特?威微一
一定发现了什么。”“他们
的指964年春天，彭西厘方向，都能接收到这这种无线电噪声似吗？”长为7是温度为3k“.35厘似向无关。的无线电噪声。在接乎种波乎与天线会有噪声出现并不奇怪电波的产生寻其源头，米的波长上发现了很强，但是似乎不论把这台线。你知道3亚米的无线电波。受信号时1斯和威尔森ᐡ的物发现了一个非常独k相当于多少度精密的天线对准什么特的现象。他们在7.体辐射出的射
的刻度270度。”此3k应该k是摄氏3k是单位是一样的，因指开氏温度，它的最温度的零下273度，由“让等于摄于两种温度我算算。你所说的低温度0氏零下
炸产生的射线相当于10文学文章中提出，线存在于宇宙中，尘埃。‘热爆炸’理论是当时大爆果宇宙起初很热，出来的。乔治?伽莫夫提大量的光子，的无线电射射的射线。”开始并不为天今天合物，“完全正确景辐射。背景辐射来源宇宙的原始状引起的。伽莫夫认为，的混这种这些光子还将会以均匀发现的无线电波称家所接受，因为如中发现的原子也就于‘热爆炸那么宇宙中肯定会充满为宇宙微波背人们在地球上和宇宙度的物体所辐的迅速膨胀48年的一篇。比的核粒子大爆炸是由混合物态是一个奇热无k温人们把两位天文学家’理论，是由他在19
种辐“没有发现这射，是吧？”当时的人们并
.5k。，宙射线的温度将只有2斯和威尔森这种此‘热爆炸’理论也就层为人所重目和温度还在在的话，他们测得的宇0亿年后，如;；宇宙中的光子的数1在彭西亚不k家们计算，而2.7;宙背包括在大气层之外的人的发现扰射后，人们明白，果人类还存射线就是宇宙大音是越不断地下降，科学之后由进行了无无线电因“对的干来越弱的，发现了宇宙数的实验，其中爆炸的余音。宇宙的余后，所测得的宇射线的背景辐”人们当彭西亚斯和威尔森视。，排除了大气景辐射的温度是造卫星上的实验
他的理论后来被正在变的越来越冷呢？”不是可以这样说，宇宙“是
冷，还会变暗。喂，屋“是的,宇宙不仅会变”子里好像有些冷，向炉子里添一些煤吧？
“好的。顺？”子也会发生大爆炸吗便问一句，我们的炉