（一）：奇怪的魔炉
“在冷的户一个风雪交加的夜晚件事是什么？”你最想做的一，当你从寒外进入屋里，
被窝里去。”么躲到“我可能会找个温暖的要下，火炉或暖气旁边，角落坐
“假设火炉里没有火呢？”
“那我就找些燃料，木头或煤什么的，把火点燃。”
”“火点燃后你是不是感觉温暖一些呢？
“是的。如果我还感炉子里添。”入更多的柴火到冷，我就会向
上升供给你更多的温暖吗？会使炉子里的温度不断有了更多的燃料，就“，提”
。噢，对了，如许会烤想是的果温度上升的太化的。”高，炉壁也“我
让炉子里的们设想有一温度任意升高”“好了，现在让我烤不化的炉子个炉壁永远，可以。
拥有。”神话中的魔鬼或巫师才“啊，这种炉子只有
℃。对了魔炉一个初始状？”给这个０态，比方说“现在００让我们升，加热前的温度为２，炉膛的体积为１，你知道温度是怎么回事吗
子运动的的原子分子会不安分起来，量多少而已。”的运动速度就会越被加不停地四处运动。些粒子能过是表子或分时，它“我的课本上说，温度越高，这明原当物体大。温度只不热或
里什么也没有。‘什“你学得不错。现在让意思是指没空气全部抽光么都没有’的我们把炉膛里的有任何物质。”，让炉子
“你是说炉子里面是真空”的？
发生什么事情？”“对。现在开始加热，猜猜看会
是真空了。”“我猜想炉子里将不再
炉膛的原子会不断地向“完全正确。这时组成光子，充满整个炉膛。”中包括了，其四周辐射电磁波
什么联系吗叫光子，它和“喂，等一下，什么？”光有
已经知道，光是一。”头上的。只的传播是以质量，但它具有能量的光是一份一份地落在我们质量，但是光子它一些粒子，不容易被。科学家们把一非，它们的质量不同。无子是一个日常生活中，我们是一份光的际上，光微小，运动的速度人们理解的“能察觉这一份如份光叫做一个光子。光间间隙子与人们所认地照耀着万物，但实量进行的。也就是说，光与下一份可非常快，使我们不一定的概念。我想你量，都有光电子和质子的区别是光的时没有静止种电磁波。虽然常光似乎是连续不断论是质子或电子自己的感受到的识的其
。”子存在“我很难想象有这样的粒
中存在着没有质。这说明人们更习式，能量等于质量在爱因知道爱因斯坦的著名公是有，把这些微观粒子的量，但是有能量的粒子能量。因此光行为与宏观的世界联的确，绝大多数人与你，但有一定能量的系起来见，即能量必须在。然而，光子恰巧“粒子。你也许质量就好像是凝固的个物体的怪了。”质量的就不奇是一种没有静止质量与光速平方的乘积。斯坦的物理世界中，一能单独存子以能量的形式存在也一样，也很难想象宇宙人们往往有一种先入之物体的一部分，而不惯于
能量吧。”我有些明白了。“动的，它同温度应该光子既然是运有关系
回到魔炉中”炉膛在碰撞且气体的能量是持续上亿度时，两个拥有产生，可以理解很高能量的光子中充满着光正电子和一个电子。“是这样。还是让我们为时，会无中生有地产生一个。大量的升的。当炉子的升高而子气体，而里的温度达到６０光子由于温度
子也正电荷的吗？我的物有带理“什么？电说电子带负电荷。”课本中
过后不久，如它的电性观察云室是普通的发现的是一种新的特殊提到反物米利肯也初看上去就像电的兴状。这样，就可以根年8月2日清晨，安子的粒子。于是，安肯便承认，这种粒子是德松给这种粒子命名质了。在２０世纪３德松开穿国的罗伯特?米如果了一计了一座大型云室。过，对宇宙射线的研究产电荷的电子。接下来，０年代初，类发现的第一种反物痕迹。利肯“噢，这就要在云室中设置一个磁场云室时，尾部会留它的质量与电子一，带电荷的粒子在经为正电气式飞机高空飞行时他弯曲是，他对安德松说那不他又研究发现报告给米利肯时，趣，他的助手卡尔?安子。这是人照片，把这一子轨道不同的弯曲据粒当到迷惑程度推算出粒子本痕迹为了进行研究，设的现象种奇特样，但是。程度又与电子有差异，下一条德松轨轨迹的粒子。感美安德松有所解释。于它不解，他又想给身的特性，比像喷并发现了一些同样，有一种粒子的质子的轨迹。但始了一天的生了浓厚呈弯曲的轨道照片。突然他发现1932种粒子的反物质相继喷出的羽烟似当粒子过时就会发生偏转被人们找到。”里拍摄的粒子的工作，他像往常一样质。此后，各，轨道个重大发现了许多的带有正电荷，安德松过这种粒子很像带有正米利道，但是
“组成我身体的各吗？”物质种粒子都有反
心。”，你就麻烦了。不过我物质们生活的世界“当然，如果你与一个反的你相撞物质极少，中，反不要担
也包括光子吗？它可是不带电的。”就放心了。你说的各种粒子“那我
的反粒它的反粒子“是的，光子也有耗子时，会即光子本身。当一个粒子接近它发生爆炸，”，对方，同归于尽。互相消
“你是说两个粒从一种，是不灭的，形式的物质转化为另一什么都没留下课本里说，物质子就消失了它只能来吗？可是我的种形式的物质。”
，，物质转化光子诞生“课本是对的。粒两个在两者会发生‘湮灭’时，科学家通常称为能量的形式了。”失，但同时会有也就是说。举个例子来说，爆炸中消当电子与正电子碰撞子与它的反粒子相遇时，物质会
也可以转化式喽？”“那么反过来，能量为物质的形
在达到我们又回到会产生出一个电子和量转化为物是能撞质的很高的能“你真聪明，一个正电子，这就量时，碰例子。”炉子中了。两个光子
面就会产生果我给炉子更多的燃料多的反物质。”产生反物质。如，它里越来越度，就会不断地升高炉子的温“太有趣了，
电子时，时，空间中的物质与能光子撞击产生电子和正到60亿度有一个电子与正电量的炉子里的温子发生湮灭而生成两转化就达到了一种度达个光子。”“理论上是这样。当同时会平衡状态。当两个
里有电子、正电子，还”有光子。“现在，炉子
微子是20灭为一个中微湮灭时，一与物规几乎不会模的物球，但是子和反中微子。当一个电子和体，比方说量很轻，质发生反应。”子和一个反中微子。中太阳或地有电子质量的数万分个性质般都是产生两下，它们会湮一质的能量交换特之一。中微子有一别弱，因此它可以穿过较大大概只很特殊，它与普通物个正电子互相现的，它跟中子一样“还应该加上中微，不带电荷；它的质世纪50年代发个光子。但在少数情况
伙。”“真是个怪家
一个正电子的了，取代它们的是夸或一个电子倍时，质子和中子这了1，现在让我们子的命运并不长而质子与中质子/反质子或中子与验室中被人们观察“好了的魔久，当温里的大家伙被烤‘化’度增加到加速实克和10万亿度湮灭可以产生出胶子。”度又增加到了。然/反中子对。这个过程已经在大型炉的温些微观世界。这时，两个光子0
数的。带的克电荷不是整质子或中子是“我在科学杂志上看文章。由3个夸克”到过介绍夸克的组成的，而且夸
有另一种粒2/3个电荷，另一克分组成了一个知识。夸同是胶子。胶子使夸克紧密懂得不少微观世界的子，这就和睦相处为了使3个夸克两种，一种带在一起，质子中还质子或中子。”“看来你种带1/3个电荷。地靠在一起，共
”们在实验室里发现胶子和夸克了吗？“听起来很奇妙，但人
过程中，有时理论还生活在理论能将夸子下炉膛里的东遗憾，至今人们还未的前面，有时又跑在实验粒子。夸是让我们清点一克和中微子、夸克和胶子。以直接观察的自由克和胶子目前”“很西吧，电子、正电子被实验甩在后面。还、光子、中微子、反真正列为可胶会发展的世界里。在科学
了。”“看样子您又打算向炉子里添柴火
刻度这样说的。”不亿度，这是底崩塌，科学家是亿亿在实验室中永远，普过既然通的柴火是不可能提供如此的。’时间没什么奇为理论上认为‘此时我们的和空间的概念都将彻有一种特殊燃料也“哦炉子都是想象的，拥也不会产生的温度，因达到了1万高温怪的。现在温度计的
空“原来时间和间也会被烤‘化’”。
温度最终停在国中是没有意义此超高温的王是个未知数，1亿亿亿亿度。在这子的概念在如所有的粒子都会被个温度下会发生什么，仍的也许到了这个温度烤‘化’，粒，“让我们的魔炉的。”
和各种我所能理解的世界。间粒子，这不是论升高温度了”噢，不要在谈，没有时间、空“
炉大爆炸（二）：魔
。”，让我们进行实验的最后一“好吧步，把炉壁去掉
躲得越远越好。”“噢不！这样会发生巨大的爆炸的。我还是
会把上，而且是2感到安全了吧，即使躲到月亮00亿年前炉子搬到很远很远的了保证我们的安全，我。去都没有用处。为际空间去吧把它送到星的星际空间中。现在你”地方去。那就“这种爆炸的烈度
大地在颤抖“现在我还感觉不到。”
现了转化出来的去掉炉壁，放出去了控制，以降低，等离子体中出了爆炸。在很短亿“万分危险的的体立即失离子光的速度向住的炽热的等先被时间里，由亿亿—科学家们叫这种东西封闭验开始了。于压力和温度的为‘等离子体’加热到1亿度的‘东西’—。原实外飞散，引起质子和中子。”
过程。”这是刚才升高温度的逆“
—电子。”子诞生出来，“对，温度的下降使许多粒比方说—
“这没有什么奇怪的。”
程。爆炸后的尘埃“不，质子和电子，就会这是一个产生出另外的一些物质过中既然有了。”十分重要的
。”“让我想想结合。啊！是氢原子电子和一个质子，一个
原子。”“是的，要的物质—氢便成功地从中‘制造’出了重是氢原子。这样，我们纯能量‘虚空’中、从
产生了宇宙中的一切物场爆炸这样的一“氢原子是产生其它各种元素的基本原料，银地球和我们河系、太阳系、人类吗？”，难道说，质
我们谈论的内容科学——，在宇宙诞生大爆炸理论“刚才心听，我乐意把家中这种理论是流行的。如果你愿意，就是关于宇宙诞生的一种理论述。”耐更详细地讲最
就开始吧。”们现在“让我
。”于度1亿亿亿亿度的时期，对家还不敢妄下结论，这个阶段，科学“宇宙诞生的第一谈论有关的细节温度大于魔炉的最高温阶段，也就是
总是有可以原谅。”“人类不知道的东西。
度下降到刚才的1/10“第二个三能量大大降个阶段粒子，夸克、电子、阶段是温了。第温度继续下降到100光子、宙中充满产生低了。”等都在这个阶段胶子能量各种可能的产0万亿度以下，各种00的时期，此时生出物质。在宇中微子、粒子的
产生物质的“能量的高低和有关系吧？”
电段又秒四个阶段——三个阶子能。因此，1/1000秒湮灭，产生出两个光子质子个胶/1000秒。此时夸克、反夸子对，两“是的，第三个阶00反段的时间过程是瞬间夸克的相遇导致了子的湮灭也能转化克和胶子便开始大。而含有电子、中微子以到1量毁灭，和中子的诞生成为可正电子、光子、应才会发生。前量范围内，某些反出两个光子及质子和中子。”被称为夸克冷却一定的能克与反夸年龄的宇宙中阶段，只有在夸克与胶子的相遇使1/10000此后进入到第质000秒的时间。时期，从宇宙诞生后的的，只有1/1000或电子与
运动吗？”地“这些粒子还在飞快
右五个阶段，即1度的迅速降低。进入以光。”随0秒，宇宙的温度逐渐下降到“到第运动，并着温伴速/1000秒到1010亿度左
时但同炉壁刚撤去“虽然还是很热，。”还是凉快多了
到30由约10了大量的光子。在第，产生当然，还五阶段结束时，宇宙是子的湮灭亿度子和正电有质子和中子。第六和中微子构成的，分钟。”个阶段从100秒“第五阶段被称为的过程是电的光子辐射的宇宙，最重要
出”儿。是个生半小时的婴“啊！宇宙此时只
会使它很容易地蜕时，宇宙的温度下降到宙毕竟是能够产生的。当氘粒子相互之间定的能量加入，就过宇由两个质子和两定的粒子，一组成的粒子——氦质为一个容易形成一个碰撞时，很变出现，碰撞的结果会产——氘。象开始频繁“三分钟后生氢核的一种个中子。不子和一质子和中子的碰撞现个中子氘粒子并不是一种稳9亿度，核。”
是否会产生更多的元号元素。氦核的存在粒子呢？”“氦我知道，它是二素周期表的第
的温度使质，宇宙中。因此当诞生后的30分钟到10宙进入了原质子和氦核不断地相互碰撞，宇里，宇宙中的构成。”物质由氢原子和氦原原子电子、0万年的时间动的电子，从而形成了第七阶段结束时，子和氦核能够借助子时代子“是这样。从宇宙氢原子或氦引力捕捉在它们周围运
和氦从氢原子种各原子的组合中一定诞生了现在世界里的元素。”“接下来就简单了。
产生了恒星和过氦原子气体构直到今天我们谈话八阶段，起，形成在第八阶段刚刚组合，产生了千时，宇宙的结构变得越星系，它们相互凝集在一到这个阶段产生的。又恒星和生命。一种热的氢原子和在这个阶段相互成的，但是从那以后一十几亿年从100万年年前，正是宇宙发展的第了星系、不过是昙花一现，，生命诞生于宇宙之中了200亿年，物质姿百态的形式有的则存在的很长久星际间的尘埃；在距今大约50亿有的只了行星，地球也是在开始时，宇宙仅仅是由。”来越复杂，先是“你说的，形成
，宇宙有它固定的规律这些规律之下运转，说不是可以这所有的一切都是命中注“是样定的。”都在，一切物质世界
，夸克构成了质子子演变出世原子核，原子随后和中子，进而产生了就决定了，“从宇宙是这样原始的粒的——星系年中所发生的事情，在行星和生命。”宇宙的起始点的。200亿、间的万物夸克产生和演化来说，元素的组合诞生并堆积成各种元素，的确—大爆炸时构成了
“难道人类在这个过程展过程。”一种会思类毕竟是吗？人轨迹也许并不是完全从力考的生命，而且还掌属于宇宙的冷冰冰的发人类的握了一些可以发挥威力的知识和工具。中就无能为
是多么的无知。”复杂而有趣迹的终极力量呢学讨论的领域了。我要提醒你，人类目前轨同整个宇化人类到底是宇宙发展是改变宇宙“这可能要属于哲宙相比，是如此的渺小武断的结论或虚无缥缈的猜想，但通一环，还对这个问题来一个的话题。我不想中无尽的奥？这是个；同宇宙秘相比，又演中的普
（三）：宇宙爆炸的余烬
爆炸之后。”问题吧：科问题“这个类只是在？人道我还是回答我另一个学家们是如何知并不急于知道答案，你200亿年前发宇宙在生了大爆炸的在大的，而生命的出现显然几百万年前才出现
天文学家的任务是改一点0年代初，美国。西亚斯，另一位20世纪6天文学家公实验室雇用了装”的而存在就太卑微了巨大的天线台电通讯，一个是阿尔诺叫罗伯特‘副业’，用来研究宇目挣一点零花钱的，科宙射线。?彭的贝尔电话两人想用这台大天线搞学如果完全为了商业的两名说来话长了。行无线年轻的，用它来同第一颗广播卫星进。然而天文学家是不会满足于项商业目的、成一?威尔森。两位完司“这就一
。”“他们一定发现了什么
4年春天，彭似乎与对准3k的物体辐射出的噪西亚斯和威尔森信号时会有源头，似乎是温度为很强的无线.35厘米的无线电波射线。你知道3k相当声出现并不奇怪，但是似乎天线的指向无电噪声。在接受能接收到这种波长为7发现了一个非常独特。这种无线电噪声不论把这台精密的天线“196于多少度吗？”，都的现象。他们在7什么方向关。电波的产生寻其.35厘米的波长上发现了
算算73度，由于两一样的应该等于氏温度，它的“温度的零下2，因此让我摄氏零下270。你所说잣”度。的3k是指开种温度的刻度单位是最低温度0k是摄氏
。‘热爆射。背景辐射来源于合物的迅，那么。”大爆炸是由混大量的光子，这些文学家所接受，因上和宇宙中发现的热他在1炸’理论，是由乔治为，今天人们在地球原始状态是的无线电射线存在于景辐起初很的射线开始并不为章中提出，宇宙的物，?伽莫夫提出来的“完全正确。人们948年的一篇文的无线电波称为宇把两位天文学家发现时大爆炸产生光子还将会以均原子也就是当天宙微波背的尘埃。‘热爆速膨胀引起的。伽莫夫炸’理论10k温度种射线相当于认匀为如果宇宙宇宙中，这宇宙中肯定会充满热无比的核粒子的混合的物体所辐射一个奇
“没有发现这种辐射，是吧？”当时的人们并
宇宙射线的背景还存在的话，，其中包括们计算，1气层之外的人度将只有2.5k。们明白，这种越弱的，人们在彭西理论也就不为人宇宙中的光余音是越来，所测得的宇宙背景人重视。而当彭西亚斯不断地下降，科学家”0亿年后，如果人类辐射后，“对，因此‘热爆炸’的数目和温度还在所射线的温和威尔森发现了爆炸的余音。宙的无数的实验造卫星上的实验，排除了大气层的干扰宇的发现之后由进行了在大子亚斯和威尔森无线电射线就是宇宙大他们测得的宇宙;k;；辐射的温度是2.7后
正在变的越来“是不是可以这样说，宇宙越冷呢？”他的理论后来被
煤吧“是的,宇宙不仅会变，？”向炉子里添一些冷，还喂，屋子里好像有些冷会变暗。
吗？”句，我们的。顺便问一“好的炉子也会发生大爆炸