（一）：奇怪的魔炉
交加的夜晚，当你进入屋里，你最想做的从寒冷的户外”“在一个风雪一件事是什么？
“我可温暖的角落坐下，火炉去。”里或暖气能会找个旁边，要么躲到被窝
有火呢？”炉里没“假设火
什么的，把火点燃。”“那我就找些燃料，木头或煤
是感觉温暖一些呢？”“火点燃后你是不
到冷，我就会向炉。”感“是的。如果我还子里添入更多的柴火
，就会使炉“有料你更多的温暖吗？”子里的温度了更多的燃不断上升，提供给
许对了，如果温度“我想是的。噢，上升的会烤化的。”太高，炉壁也
子，可以的温度任意升高。”“好了让炉子里个炉壁永远烤不化的炉，现在让我们设想有一
中的魔鬼这种炉子只有神拥有。”“啊，或巫师才话
度为２０℃。“现在让我们给这个前的温对魔炉一个初始状态度是怎么回事吗？”比方为１００升，加热了，你知道温说，炉膛的体积，
动。温度越高，表不安些粒子的运动速度就会子会加热这我的课本上说，当物体时，它的原子或分处运。”明原“越大。温度只不过是分起来，不停地四运动的能量多少而已子或分子被
空气全部抽光，在让么也没有。‘什么都没任何物有’的意思是指没有让炉子里质。”我们把炉膛里的“你学得不错。现什
里面是真空“你是说炉子的？”
现在开始加热，猜猜看会发生什么事情？”“对。
“我猜想炉子里将不是真空了。”再
充满整个炉膛成“完全正确。这时组。”，其中包括了光子，向四周辐射电磁波炉膛的原子会不断地
光有什么联系吗？“喂，等，它和”一下，什么叫光子
，光是一似乎是连续不断地。无论但它具有能量和质子的区别是被人们理解的概，它们的质量不常同但实际上，。时间间，我想你已经知道是质子。”与人们所认识的其它一些粒子，如电子磁波。虽然日常生活中念“光子是一量进行的。也就是说，光是一份一份地落质量子没有静止质量，子，都有自己的与下一份照耀着万物，或电，使我们不可能察觉这在我们的头上非常快，但是光一份光的的。微小，运动的速度光的传播是以一定的种电隙。科学家们把一份光我们感受到的光叫做一个光子。光子光只是一份光的量非个不容易
的粒子存在。”“我很难想象有这样
须是有质量的道乘积。子的行为与宏观的“的确，绝大多数人因此光不能单独存在。然止质量，但一个联系起了。”恰巧是一种没有静与你一而，光子式存在也就不奇怪分，而世界中，爱因斯也许知有一定能量的粒子。你世界人们往往有一存在物体的质坦的著名公式，能量等观粒因斯坦的物理固的能量。样，也很难想象宇宙中来，着种先入之见，即能量必物体的一部量就好像是凝人们更习惯于把这些微在爱于质量与光速平方的有能量的粒子。这说明子以能量的形没有质量，但是
光子既然是运动的量，它同温度应能“我有些明白了。该有关系吧。”
光子在碰撞时，会无气体，而且气体的能光子中生有地产生一个由于温正电子和中。大量的光子一个电子。”可以理解亿度时，两个拥度的升高而产生，为炉膛中充是让我们回到魔炉温度达到６０量是持续上升的。满着有很高能量的当炉子里的“是这样。还
物理课本中说电子带负电荷。”“什么？电子荷的吗？我的也有带正电
子穿同样轨迹的粒子。，他又研究了许荷的电子。接特殊是个重大当他把粒子在对宇后不久德松给这种粒子样，但子。这是人类现了一些，设片“噢现痕惑不解，他又想是带有正电荷，安德命名为正电安德松说那不过是普比如它的电性。1他的这一发现报告给粒子很像带有正出粒子本身的特性，代初据粒子轨道不同的弯曲于是，他对反究粒子。于是，安拍摄的粒子计了一座大程度推算电米利肯时像电子的轨道，但喷出的羽烟似的助手卡尔?安米利肯轨道呈弯曲状。这样?的轨迹。但过厚的兴趣，量与电子一932年8月2日清晨像往常一样观察云室里，米通的质子，美国的罗伯特给安德松有所解释研究产生了浓，这就迹。如果在云室中设置，米利肯便要提到反物质下来过云室时，尾部会，就可以根了一种奇特的迹初了进行研荷的，并发电子有差异，这种，有一种粒子的痕。发现，它的质型云室是它的弯曲程度又与利肯也感到迷一个磁场，带，安德松开始了一天现象轨道照片。突然他发承认，这种粒子发现人们找到。”了。在２０世纪３０年德松为物质。此后，各种粒子的反物质相继被松发现的是一种新的喷气式飞机高空飞行时经过时就会发生偏转，看上去就多的照的工作，他的第一种电留下一条像。当粒宙射线的
“组都有反物质吗？”成我身体的各种粒子
中，反物质就麻烦了。不过我们生活的世界物质的你相撞，你担心。”你与一个反“当然，如果极少，不要
子吗？它可是不“那我就放光带电的。”粒子也包括心了。你说的各种
“是的，光子会发生爆炸，相消耗尽。”粒子，即光子本身的反粒子互反也有它的。当一个粒子接近它时，同归于对方，
另一种形式的种形式的物质转我说两个粒子就消是的课本里说“你化为来吗？可是物质。”是不灭的，它只能从一，物质失了，什么都没留下
，但“课本是对的。粒子与它的物质会在爆炸中消两个光子诞生，也时，科学家通常称两失有时会能量的形反粒子相遇来说，当电子与正电子者会发生碰撞时，‘湮灭’。举个例子式了。”同就是说，物质转化为
式喽？”“那么反过来，能量也可以转化为物质的形
“你真聪明，我们又回到炉子转化为，碰正电子，这就是能量达到很高的能量时中了。两个光子在撞会产生出一个电子和一子。”个物质的例
给炉子升高炉子的温度，就会产生反更多的燃料，它里面就会越来越物质。如果我产生多的反物质。”“太有趣了，不断地
光子撞击成“理论上是这样。当炉子里的温度当两个化就达到时，同时会有一个电子达到60亿度时，空与正电子发生湮灭而生生电子和正电子两个光了一种平衡状态。产间中的物质与能量的转子。”
子、正“现在，炉子里有电子，还有光子。”电
“还应该加上中微子和有一个性质很个光子。但在少数情况是20世很轻，大或地球，但是几乎不会个反中微子。中反中微子。当一个电为一个中微子和一万质发生反应。以穿过较大规模的物体概只有电子质量的数分之一。中微子中子一样，不带电荷；，比方说交换特别弱代发现的，它跟，因此它可微子子和一个正”电子互相湮灭时，普通物质的能量与物太阳一般都是产生两下，它们会湮灭它的质量特殊，它与纪50年
“真是个怪家伙。”
“好了，现中子/反中子对子。”里的大家伙被烤正电子的湮灭可以然度又增在让夸克和胶它们的是这时子的命运并不长在大两个光产生出质子/反质子或加到10万亿度。我们子和中子这些微观世界久，当温。这个过程已经‘化’了，取代个而质子与中型加速实验室的温度增加了10倍子或一个电子与一，中被人们观察到了。的魔炉时，质
质子或中到过介绍夸克的文章。成的，而且夸是整数的。”“我在科学杂志上看子是由3个夸克组克带的电荷不
紧密地靠在一起，共子中相处在一种带1/3个电荷。还有另/3个电荷，另夸克分两种，一种带2同组成了一个质子或中子。”是胶子。胶子使夸克为了一起，质少微观世界的知识。“看来你懂得不使3个夸克和睦一种粒子，这就
妙，但人们在实验室里发“听起来很奇现胶子和夸克了吗？”
克和胶子目前还生活微子、夸克和察的自由粒子。夸在理论世未能将夸克和胶子真电子、光子、中微子是、反中面，有时又里的东西吧，电子、正跑在实验的前。还“很遗憾，至今人们还胶子。”观过正列为可以直接程中，有时理论界里。在科学发展的让我们清点一下炉膛会被实验甩在后面
。”样子您又打算向炉子里“看添柴火了
殊燃料也没会产生的温度，因论上认为‘此时’时温的。不过既然我们到了1万亿亿亿度，这，科学家是这样说的怪的。现，普通的柴火是不可能永远也不什么奇是在实验提供如此高计的刻度达将“哦在温度。”室中塌彻底崩一种特为理，拥有的炉子都是想象的间和空间的概念都
间也会“原来时间和空被烤‘化’”。
温的王国中是度。在这个温们温度最终停在“让我，所有的粒子都了这个温度没有意义的。”仍是个未度下会发生什么，的概念在如此超高的魔炉的会被烤‘化’，粒子1亿亿亿亿知数，也许到
度了，论升高温这不是我所能理解间、空间和各种粒子，“噢，不要在谈的世界。”没有时
：炸（二）魔炉大爆
掉。”最后一步，把炉壁去“好吧，让我们进行实验的
越好。”大的爆这样会发生巨“噢不！炸的。我还是躲得越远
年前的星际空间中间去吧，而且是2躲到炸的烈空去都没有用处。为了“这种爆度，即使。那就把它送到星际保证我们的安全，月亮上全了吧。”我会把炉子搬到很。现在你感到安远很远的地方去00亿
“现在我还感觉不到大地在颤抖。”
“万等离子体立即失验开始了。去掉炉壁被封闭住的炽热的化出来的质子和中子。热到1亿亿亿亿度的压控制，以光的速度向外，放出加力和温度的降低，等离家们叫由于学。在很短的时间里，分危险的实去了体’。原先‘东西子体中这种东西为‘等离子出现了转”飞散，引起了爆炸’——科
温“度的逆过程。”这是刚才升高
方说——电子子诞生出来，比多粒。”降使许温度的下“对，
”“这没有什么奇怪的。
生出另外的一些物质。要的过程。爆”炸后的尘埃中既然有了质十分重“不，这是一个子和电子，就会产
电子和“让我想想，。”一个一个质子结合。啊！是氢原子
‘虚空’中出了重要的我们便成功地从“，、从纯物质—氢原子。”能量中‘制造’是的，是氢原子。这样
吗、地球和我？”这样的一场爆炸产生了宇宙中的一切物质，“氢原子是产生其它各种元素的基本原们银河系、太阳系料，难道说，人类
述。”炸理论，在耐心听，我乐意把“刚才我们谈论的内科学家中这种种理论——大爆就是关于宇宙诞生的一容，宇宙诞生更详细地讲理论是最流行的。如果你愿意
开始吧。”“让我们现在就
，也就结论这个阶段，科学家期，对于高温。”，谈论有关的细节是温度大于魔炉的还不敢妄下阶段最度1亿亿亿亿度的时“宇宙诞生的第一
的东西。以原谅。”有不知道可“人类总是
物质刚才，此时能量产生出降低了。”，各种粒子的能量大大温度继续期段是温度下降到子等都在这个阶10000的时“第二个阶00万亿度。在宇宙中充满各、光子、胶三个阶段、电子、中微子种可能的粒子，夸克段产生了。第下降到1以下的1/
吧？”“能量的高低和物质的产生有关系
光子或电子与反电子子的相遇使正电子、的诞只有在一定，只有1/1的宇宙中含有电子，、发生。前三个阶秒。此时夸克、反灭，产生出两子。而夸克与胶个00秒个光的能量范围内，的称为夸克冷却阶段对，两个胶子的进入到第的，第及质子和中子。”某些反应才会夸克和胶子便开始000000秒生后的1/1湮灭也能转化出两三个阶段又被到1/1000质子和中光子、中微子以生成为可能。因此“是与反夸克的相子0000四个阶段——质子时期，从宇宙诞，1/1000秒年龄大量毁灭，夸克段的时间过程是瞬间的时间。此后遇导致了湮
“这些粒子还在飞快地运动吗？”
入到度的迅速降第五个阶段，即1/1“以亿度左右。”000秒到下降到10着温低。进ፔ光速运动，并伴随0秒，宇宙的温度逐渐
了。撤去时还是凉快多同很热，炉壁“虽然还是刚”但
亿度的光子和中五电子和还有质子微子构成的，当然，的宇宙，最重要的过程电子的湮灭，产生ደ和中是秒到30分钟。”子。第六个阶段从1阶段结束时，宇宙是由正第“第五阶段被称为辐射约10了大量的光子。在
出生半小时“啊！宇宙此时只的婴儿。”是个
并不是一种稳毕竟是能够产生的。能量加入，就会使它很时，成的粒子——氦核。当氘粒子相互之间碰撞”生氢核的一个由两个质一个撞的结果会度，质子和质子和一个中温度下降到9亿氘。氘粒繁出现，碰中子的子和两个中子组子产“三分钟后时，宇宙的子。不过宇宙碰撞现象开始频种——很容易形成一为定的粒子，一定的容易地蜕变
生更多的粒元素周期二号元素“氦我知道，它是表的第子呢？”。氦核的存在是否会产
样子、质子和氦核不断动的电子，从而和氦核能够借助引力是这形成了氢原子或。”宙周时，宇宙中的物时间里，电捕捉在它们后的3。从宇宙诞生围运0分钟到100万年的当第七阶段结束“了原质由氢原的温度使质子氦原子。因此子时代，宇地相互碰撞，宇宙进入中子和氦原子构成
元素。接下”“世界里的各种来就简单了。从中一定诞生了现在氢原子和氦原子的组合
到20宙之中有的则存在的很长成了行星，地正是宇宙发展“你说的又过了十几亿距今大约50亿。在第八恒星和生命的第恒星和星系，它们有的只不过是昙花一现，年段相互组合，结构变得越来越，先是产生00万年。”了种热的氢原子和氦原产生了千姿百态的形复杂八阶段，从1始时，宇宙仅仅是由一互凝集在一起，形子气阶段刚刚开式，形成了星系、那以后一直到今天球也是在这个阶段产生0亿年久；在的。，物质在这个阶我们谈话时，宇宙的前，星际间的尘埃相年，生命诞生于宇体构成的，但是从
的。宙有它固定一切都是命中注定样说，宇所有的都在这些规律的“是不是可以这规律，一切物质世界之下运转，”
，夸克中所发生的化来夸克说，的确是这样的、行星和堆积成各种元素大爆炸时就决定了素的组合构成了随后诞生并在宇宙的起“从宇宙而产生了原子核，原子的粒子演变出的产生和演。200亿年事情，世间的万物——星系点—，原始始构成了质子和中子，进生命。”，元
在这个过程中生命，而且还掌握思考的不是完就无能为力吗？人过程。”全从属于并以发挥威力的竟是一种会宇宙的冷冰冰的发展类毕工具。人类的轨迹也许了一些可知识和“难道人类
不想对又是多么的无知。的的普通，人杂而有趣的话题。我论或虚无缥缈的猜同宇宙中无尽的一环，还是改变宇宙人类到底是宇宙演化中想，但我要提醒你哲学讨论的领域了。发展轨迹的终个宇宙相比极力量呢？这是个复渺小；这个，是如此”问题来一个武断的结类目前同整“这可能要属于奥秘相比，
烬的余（三）：宇宙爆炸
宇宙在200亿年前发只是在几百万年前才科学家们是之后。”个问题吧何知道，你还是回答我另一出现显然在大爆炸“这个问题我并不急于知道答案出现的，而：如生命的生了大爆炸的？人类
满家，一个是阿。两位天文学家的任的天线，用它来同第线。”0年代初，美国的的，科学如果完全为用来研究宇宙射尔诺?彭罗伯特?威尔森了商业的目的而存在就太卑微了。两“这就说来话零花钱人想用这台大用了两名年轻线电通讯足于完成一项商一颗广播卫星进行无。然而贝尔电话公司实验室雇西长了。20世纪6的天文学业目的务是改装一台巨大、挣一点亚斯，另一位叫天文学家是不会天线搞一点‘副业’，
”定发现了什么。“他们一
乎是温“1964年春天，彭西亚斯似乎与天线的指向无射出的射线。你知道？”现了很强的无波。这种天线无线电噪声一关。电波台精密的的产生寻其源头，似度为3k的物体不奇怪，但是似乎能接收到这种波长为7对准什么方向，都了不论把这3k相当于多少度吗号时会有噪声出现并们在7.35厘米的波线电噪声。在接受信无线电个非常独特的现象。他和威尔森发现辐.35厘米的长上发
于摄氏零下270度。下273度，由于两种温度“让我算算。你所度，它的最低温度0k说的3k是指因此3k应该等是摄氏温度的零的刻度单位是一样的，”开氏温
混合物，大爆炸是由果把两位天文学家发现种射线相当于10k温。他在194宇宙中发现因为如炸’理论开始并不还将会以均匀原子也就是当时大‘热爆的光子，这些光子的无线电波称为宇存在于宇宙中，这为天文学家所接受，充满大量比的核粒子的“完全正确。人们的出来的的尘提出，宇宙的原始状8年的一篇文章中。”的物体所辐射的射天人们在地球上和奇热无莫夫提的无线电射线埃。‘热爆宇宙起初很中肯定会射。背景辐射来源于由乔治?伽莫夫认为，今混合物的迅宙微波背景辐，那么宇宙线速膨胀引起的。伽炸’理论，是态是一个度热爆炸产生
的人们并没有发现这种辐射，是吧？”“当时
“对，因此‘之后由进行了无数的实了大气的人造热爆炸’理视。而当彭西亚西亚斯和威尔森的发现宙射线的温度，科学家们计算，10气层之外.5k。”宇验，其中，人们明白，这的宇宙背景辐射的温宙中的光子将只有2还在不断地下降弱的，人们在彭所重度是2辐射后的数目和温度包括在大斯和威尔森发现了宇宙射线的背景.7;k;；卫星上的实验，排除为人亿年后层的干扰后，所测得论也就不的话，他们测得的宇，如果人类还种无线电射线就是宇宙存在宇宙的余音是越来越大爆炸的余音。
在变？”他的理论后来以这样说，宇宙正“是不是可的越来越冷呢被
还会变暗。喂，屋子里好像有些些煤吧？冷，向炉子里添一“”不仅会变冷，是的,宇宙
。顺便问一句，我们的炉子也会发生好的大爆炸吗？”“