魔炉怪的（一）：奇
交加的夜晚，当你从寒冷的户外进“件事是什么？”在一个风雪想做的一入屋里，你最
。”角落坐下，火炉或暖躲到被窝里去，要么气旁边“我可能会找个温暖的
火呢？”“假设火炉里没有
燃。”或煤什么的，把火点“，木头那我就找些燃料
“火点燃后你是不是”感觉温暖一些呢？
，我就会向炉子里“是的。如果我还感到”添入更多的柴火。冷
度不断上炉子里的升，提供给你更多温“有了更的温暖吗？”多的燃料，就会使
高，炉壁也许会烤“我想是的。噢，对化的。”升的太了，如果温度上
可以让炉子里的永远烤不化的炉子，温度任意升高。”让我们设想有一个炉壁“好了，现在
子只有神话中的魔鬼或巫师才拥有。”“啊，这种炉
１００升，加热前了，你知道温度是怎么的温度为２０℃。对一个初始状态，比方说，炉膛的体积为“现在让我们给这个魔炉回事吗？”
而已。来，不停地四处这些粒子的，当物体被能度越高，不安大。温度只不“我的课本上说运动速度就会越分起运动。温子运动的分子会过是表明原子或分加热时，它的原子或”量多少
也没有。‘什么都部抽光“你学得不错。现在让没有’的意思是指没有任何物质。”我们把炉膛里的空气全，让炉子里什么
空的？”炉子里面是真“你是说
”生什么事情？看会发“对。现在开始加热，猜猜
再是真空了。”“我猜想炉子里将不
向四周辐射电磁完全正确。这时组包括了光子，充满整个波，其中成炉膛的原子会不断地“炉膛。”
什么联一系吗？”“喂，等什么叫光子，它和光有下，
同。无论是质子或电能察觉这耀着万物，但实际上。科学家的概念。我想你已受到的光似乎是连一定的量进行的的速度非常识的其它所认“光子是一份一份地落在我经知道，子，都有自己光的传播是以有能量是一个不容易被人们理。光子与人们它具续不断地照，但是是，它们的质量不，如电子和质子的区别份光叫做一个光子一些粒子。也就是说，光光然日常生活中，我们感时间间隙的质量的量非常微小，运动，光子没有静止质量，但。”光是一种电磁波。虽我们不可们把一解快，使一份光与下一份光的们的头上的。只是一份
子存“我很难想象有这样的粒在。”
止质。们往往有一种，能量等这说明于质量与人们更习惯于把这些微你一样，也很“的确，绝大多数人与斯坦的著名公式巧是一种没有静先入之见，即能量必须是有质量的物体量，但是有能量的粒子，但有一定能量的粒的行为与宏观的世着没有质界联系起来，人的质量就好像是凝固子。你也许知道爱因方的乘光速平的一部分，而不能单光子以能量的积。在爱因斯坦的物量独存在。然而，光子恰难想象宇宙中存在的能量。因此理世界中，一个物体不奇怪了。”观粒子形式存在也就
系吧。”关“我有些明白了，它同温度应该有子既然是运动的能量。光
无中两个拥有很高能“和一个量的光子在碰撞时，会解为炉膛中充满着光子能量是持续上升量的光电子。生有地产生一个正电子，这样。还是让我气体是气体，而且高而产生，可以理子由于温度的升”回到魔炉中。大达的。当炉子里的温度到６０亿度时们的
的有带正电“什么？电子也荷的吗？我物理课本中说电子带负电荷。”
于是，安德松发现的是一不同的弯曲程度德松说那不过是米利肯对不久，米利肯便承可以根据粒子轨道现了一种奇特有所解清晨，浓厚的兴趣，他的助手。这样，就荷的电种粒的痕反物进行研中设置一个磁场粒子很像带有正电推算出粒子本身的特性普通的质子的轨迹。留下粒子轨道照新的特殊粒子。电但是它的弯曲程第一种反给这种宇宙射线的研究产生了，带电荷的粒差异，这种迹。”空飞行时喷出的羽烟似的现穿过报告给米利肯时，米伯特?，比如它的电性。，他又想给安德松子命名为正设计了一究，的发生2年8月2日电子。片量与电子一样，但是带工作，他像往常一样这是人类发现的迷惑不解子在经过时就会但过云室里拍摄的释。于是，他对安观察象，有一种粒子质相继被人们找到认，这种粒子是个重大迹的粒子。当他把这提到反物质了。研究了许多的照片，一发现了一些同样轨并发偏转“噢，这就要有正电荷，安德松初看上去就像利肯也感到子德松为了国的罗在２０世纪３０年代初子的轨道，，轨道呈弯曲状后。突然他发，美云室时，尾部会物质。此后，各种粒子座大型云室。当粒一条像喷气式飞机高的痕迹。如果在云室现子。接下来，他又度又与电子有卡尔?安发现，它的质的安德松开始了一天
有反物质吗？”都“组成我身体的各种粒子
果你与一个反物质的你中反物质极少，不要担，心。”。不过我们相撞，你就麻烦了“当然，如生活的世界
那我就放心了。“的各种粒子也包括光带电的。”子吗？它可是不你说
耗对方，同归光子本身。当于尽一个粒子接近它的反“是的，光相消。”子时，会发生爆炸，互粒也有它的反粒子，即子
的，它只本里说，物质是不灭能化为子就消失了，另一种什么都没留下来“你是说两个粒从一种形式的物质转吗？可是我的课形式的物质。”
反粒子相遇生‘湮灭’。举个就是说，物质转化为能量的形式，物的本是对的。粒子与说，当两个光子诞生，也中消失，但同“课会发电子与正电子碰撞时质会在爆时会有炸时，科学家通常称两者了。”它例子来
的形式喽？”“那么反过来，能量也可以转化为物质
产生出一个电子和碰撞会“你真聪明，我们电子，了。两个光子在达到又回到炉子中例子。”化为物质的这就是能量转一个正很高的能量时，
如更多的燃料，它里面，就会产生反物质。了，不断地升高炉子的温度就会产生越来越多的反物质。”果我给炉子“太有趣
电子时，同时会有一个电子与正了一种平间中的物质与衡状子里的温而生成两个态。当两能量的转化就达到电子发生湮灭“理论上是度达到60亿度时，空光子。”这样。当炉产生电子和正个光子撞击
、正电子，还有光现在，炉子里有电子子。”“
阳或子是2；它的质量很它可以穿过较大不带电荷发地球，但是几乎不会与“还应该加上中微子和子和一个正电情况下，它殊，它与普通物质的能子。但在少数0世纪50年代轻，大概只有电子，它跟中子一样，的数万分之一。中微子时，一般都是产生两有一个性们会湮灭为一个湮灭量交换特别弱，因此中微子。中微发生反应。”中微子和一个反质很特个光反中微子。当一个电现的子互相规模的物体，比方说太质量物质
“真是个怪家伙。”
万亿度。这时，两取代它们的是夸克和世界里的大型加速实验室中被人们0倍子或中子/反中子对。中子这些微观当温度又增加了1可以产魔炉的温度增加到10子的湮灭这个过程已经在大胶子。”并不时，质子和长久，生被烤‘化’了，出质子/反质的家伙“好了，现在让我们个光子或一观察到了。然而质子与子与一个正电个电中子的命运
文章。质子或中子是由夸克带的电荷不是整数3个夸克组成的，而且志上看到过介绍夸克的的。”“我在科学杂
电荷。为了使3个夸。一起，质子中还有“看来你懂得另一种了一靠在一起和睦两种，一种带2界的知识。夸克分不子。胶子使夸克紧密地克电荷，另粒子，一种带1/3个这就是胶少微观世相处在，共同组成/3个个质子或中子”
和夸克了吗？”“听起来很奇里发现胶子妙，但人们在实验室
微真正列为可以直接观子。还时又会被实验甩在学发展的过程中，”光子、中微子、反中。夸克和胶子，电子、正电子、有时理论跑在实察的自由粒子一下炉膛里的东西吧在理论世界里。在科未能将夸克和胶子验的前面，有后面。还是让我们清点“很遗憾，至今人们子、夸克和胶目前还生活
“看样柴火子您又打算向炉子里添了。”
现在温度计的刻度达也没什么奇怪的。和空间的概念“哦，普通的都将彻亿度，这是在柴提供如此高温的。不实验室中永远也不会产然我们了1底崩塌，科学家论上认为‘此时’时间生的温度，因为理过的炉子都是想象的，拥有一种特是这样说的。”万亿亿火是不可能到殊燃料既
“原来时间和空间也会被烤‘化’”。
亿亿，所有的粒子都会被烤‘化’是没有意义的。”如此超高温的王国中数，也许到了这个温度下会发生什度。在这么，仍是个未知“让我们的魔炉的温度最终停在1亿亿，粒子的概念在个温度
解的世界。”和各种粒子，这间、空间度了，没有时不是我所能理高“噢，不要在谈论升温
（二）：魔炉大爆炸
，把炉壁去掉。”“好吧，让我们进行实验的最后一步
好。”。我还是躲得越远越大的爆炸的“噢不！这样会发生巨
到月安全了吧。”的地方。现在你感到。为了保证我们的。那就把它送到星年前的星际空间中安全，我没有用处把炉子搬到很远很远会爆炸的烈度，即使躲“这种00亿去际空间去吧，而且是2亮上去都
觉不到大地在颤“现在我还感抖。”
到1亿亿亿亿度的‘的炉壁“万分危险学家们叫这飞散，引起，放出加热的炽热的等离子体立即短的时间里，失去了控原先被封闭住的实验开始了。去掉种东西为‘等离子体降低，了爆炸由于压力和温度制，以光的速度子。”等离子体中出现了转化向外西’——科东出来的质子和中。在很’。
“这是刚的逆过程。”才升高温度
“对，温度的下降使许多来，比方说——电粒子诞生出子。”
怪的。”“这没有什么奇
尘“不，这是一个十产生的一些物质。”电子出另外埃中既然有了质子和，就会的分重要的过程。爆炸后
氢原子。”质子结合。啊！是“让我想想，一个电子和一个
物质—氢原子。中、从纯能量，是氢原子。这样，我中‘制造’出了’重要的们便成功地从‘虚空”“是的
“氢原子是产系、太阳系生其它各种元产生了宇宙中，难道说，素的基本原料爆炸？”类吗、地球和我们人的一切物质，银河这样的一场
容，就是关于宇宙乐意这种理论更详是最流行的。如果你论—“刚才我们谈论的内愿意耐心听，我诞生的一种理，在科学家中—大爆炸理论细地讲述。诞生把宇宙”
我们现在就开始吧。”“让
度的时的第一阶段“宇宙诞魔炉的最高温度”生谈论有关的细节。，也就是温度大于学家还不敢妄下结论，期，对于这个阶段，科1亿亿亿亿
东西。可以原谅。”“人类总是有不知道的
、胶子等都在10000的100万亿度，夸克、电子、中微宇宙中充满各种可能的个阶段温度继续下降到粒子。第三到刚才的1/“第二个阶段能这个阶段产生了是温度下降量产生出物质。在能量大大降低了。以下，各种粒子的子、光子时期，此时”
的产生有关系吧？”“能量的高低和物质
秒的时间。此后进过程是瞬间的，只“是的，第克000秒。而，夸克与反夸克的阶段——质子时期相遇使胶子便开始大量毁灭个阶段的时间定的质子和中子的诞生，从宇宙诞生后的1/湮灭，产生出两个光个胶子的湮灭也能转化ፓ中微子以及质子、反夸克和和中冷却阶段，只有在一有1/1000000围内，某些反阶段又正电子入到第四个子或电子与被称为夸克反电子对，两出两个光子成为可能。因此，应才会发生。前三相遇导致了的宇宙中含有电子、1000秒年龄夸克与胶子的、光子、三个。此时夸能量范1000000秒到子。”
“这些粒子还在飞快地？”运动吗
到第五个阶段到10亿度左ፔ0秒，宇宙的温度入逐渐下降到右。”“以光速运动，低。进并伴随着温度的迅速降，即1/1000秒
热，但同炉壁刚“虽然还是很多了。”撤去时还是凉快
程是10亿的光子束时，宇宙是由约子和中子。第六个阶灭，射的宇宙，最重要的过大量度的光子。在第五阶段结“第五阶段被称为30分钟段从100秒到辐和中微子电子和正电子的湮产生。构成的，当然，还有质”了
“啊！宇宙此时只是个出生半小时的婴儿。”
为一个质子和一个。”中中子的碰撞现象开始质子和两个中子组氘粒子并不是一一个由两个—“三分钟和子。不过果子——氦核间碰撞时，很容下降到9亿度，质子宇宙毕竟会使它很容易地蜕变—氘。种稳定的粒子，一定后时，宇宙的温度成易形是能够产生的。当氘粒子相互之的能量加入，就频繁出现，碰撞的结会产生氢核的一种成的粒
存在是否会产生更多”“氦我二号元素知道，它是元素周期表的第？。氦核的的粒子呢
子中的温度使质子和七时代，宇宙氢原子或氦原子氦核能够借助引力捕捉不”它们周围运动，电子、质子和氦核30分钟到100万年子，从而形成了在间里结束时，宇宙中的的时。因此当第物质由氢原子和氦断地相互碰撞，宇宙进“是阶段的电入了原这样。从宇宙诞生后的原子构成。
种元素。”“接下来就简单了。生了现在世界里的各从氢原子和氦原子的组合中一定诞
个在的很长久；在杂，先是”段相互组合，产生那体构在一起，形成了和生命。在第大约50亿年前，从100万年到成了星系、恒星以后一直距今成的，但是从到今天我们谈话时，宇现，有氦原子气产生了了千姿百态的形式，形过了十几亿年，生命诞行星，地球也是在这是宇宙发展的第八阶段恒星和星系，它们有的只不过是昙花一来越复之中。，星际间的尘埃相互凝生于宇宙“你说的正，宇宙仅仅是由一种年，物质在这个阶八阶段刚刚开始时的则存200亿阶段产生的集变得越热的氢原子和。又宙的结构
“是不是可以这都是命中注定的。”一切物质世界都在样说，宇宙有它固有的一切定的规律，这些规律之下运转，所
始点—大爆素的组合构成了世间并堆积成各”种元素，元确是这样的。200星和生命。子，进而产生了原子核亿年中炸时就决定了，原所发，夸克构成了质子和中生的事情，在宇宙的起始的粒子演变出夸克，原子随后诞生来说，的的万物——星系、行“从宇宙的产生和演化
程。”种会思考的生命，掌握了一些可以发挥威力的知识力吗轨迹也许并不是完全发展过过程中就无能为冷冰冰的？人而且还毕竟是一类“难道人类在这个和工具。人类的从属于宇宙的
又是醒你，人类目前同一个武断的结论或虚无缥缈的展轨迹的终极而有趣的话题。；同力量呢？这是个复杂整个宇宙相比猜无尽的奥秘相比，，还是改变宇宙发多么的无知化中的普通一环。”，是如此的渺小，但我要提“这可能要属于。了哲学讨论的领域我不想对这个问题来人类到底是宇宙演宇宙中想
余宇宙爆炸的（三）：烬
生炸的？人类只是在大爆炸之后。一个问题吧：科还是回答我另不急于知道答案，你几百万年前学家们是如何才出现的，而题我并前发生了大爆知道宇宙在200亿年出现显然在“这个问命的”
“这就说来话长了。2项商业目的、挣一点零用它来同第一颗验室雇用了两名年轻家是不会满足于存在就而天文学花钱的，科学广播卫星进行无线电通讯。然线搞一点‘如果完是阿尔诺?彭西亚斯完成一来研究宇宙射线。太卑微了。两人想用这特?威尔，”全为了商业的目的而任务是改装森。天线，另一位叫60年代初，美国罗伯的天文学家，一个台大天一台巨大的两位天文学家的0世纪电话公司实副业’，用的贝尔
么。”“他们一定发现了什
声。在接受信号时会有噪声出这种无乎是温特的现精密的天线对准什么发现了很强的无线电噪都能接收到这种与天线的指向无常独5厘米的无线电波。，但是似乎不论把这台现并不奇怪射线。你知道3”一个非度为3k的波长上关。电波的产生寻其方向，厘米的天，彭西亚斯和威尔波长为7.3象。他们在线电噪声似乎7.35k相当于多少度吗？物体辐射出的“1964年春森发现了源头，似
位是一样的，因此由于两种“让我温度的刻度单它的最低温度的零下273度，是摄氏温度0k3氏零下270度。”算算。你所说的3k是，k应该等于摄指开氏温度
合物炸产生的背景辐射。背受’理电射起初很热，那么宇宙中尘埃。。他在1家发现的线存在于论，是由乔治?伽始状态是一个中莫夫认为，今胀引起的。伽发现的原子也就是当时混合物，大爆炸是由混的迅速膨始并不为天文学家所接充满大量的948年肯定会，因以均匀的无线’理论开天莫夫提出来的‘热爆炸为如果宇宙“完全正确。人们的原大爆物体所辐射的射线。”把两位天文学无当于10k温度的光子，这些光子还将会核粒子的奇热无比的景辐射来源于‘热爆炸中提出，宇宙的一篇文章线电波称为宇宙微波宇宙中，这种射线相人们在地球上和宇宙
，是辐射吧？”发现这种“当时的人们并没有
余音是越来越弱的，大断余音。宇宙的“对，因验，排除了大气层的无数的实验，其中包;；宇宙中的光子的数测明白，这种无线电射线爆炸的度是2.7;k的温度将只有2.5k扰后，所10亿年后，如果人类还存在的话，他们测得的背景辐射后，人们计算，。”括在亚斯和威尔森发现了宇宙射线所重人们在彭西亚人造卫星上的实就是宇宙大气层之外的西此‘热爆炸’在不干目和温度还和威尔森的发现之后由视。而当彭得的宇宙背景辐射的温们理论也就不为人斯进行了的宇宙射线学家地下降，科
可以这样说，宇宙正在“是不是”他的变的越来越冷呢？理论后来被
些冷，向还会变暗炉子里添一些煤。喂，屋子里好像有吧？”“是的,宇宙不仅会变冷，
吗？”“炸们的炉子也会发生大爆好的。顺便问一句，我