1 俄羅斯套娃——粒子的世界

1911年 一位 叫C T R? 威爾遜 的英國科學家，經(jīng)常跑去山頂研究云層的結(jié)構(gòu)谦屑，他突然想到應該有簡單的方法驳糯。回到劍橋的卡文迪許實驗室氢橙，他建起了一個人工云室酝枢，可以創(chuàng)建一個云層模型。

意外發(fā)生了：

當威爾遜使一個a粒子加速通過云室制造人工云團的時候悍手，它留下一條明顯的軌跡帘睦。他剛剛發(fā)明了粒子探測儀，并提供了令人信服的證據(jù)坦康，證明亞原子粒子確實存在竣付。

當時科學家都在追求制造功率更大功率的對撞機。

歐內(nèi)斯特 勞倫斯 造出了著名的回旋加速器滞欠。人們發(fā)現(xiàn)了無窮無盡的粒子或粒子族古胆。pai 介子? mu 介子， 超子筛璧，介子逸绎， K介子，希格斯玻色子夭谤，重子桶良、超光速粒子。

今天的加速器如 超級質(zhì)子同步加速器沮翔，大型正負電子對撞機，大型強子對撞機曲秉，相對論性重離子對撞機采蚀。一個粒子在不到1秒的時間里能沿著?公里長的隧道繞上47000圈。

粒子不但個頭很小承二，速度很快榆鼠，而且轉(zhuǎn)瞬即逝。有的粒子幾乎捕捉不到亥鸠，每一秒鐘妆够，就有1萬億億億個微小的识啦、幾乎沒有質(zhì)量的中微子抵達地球。為了捕捉幾個粒子神妹，科學家需要在地下室（通常是廢礦井里）用容器盛放多達57000立方米重水（即含氘相對豐富的水）颓哮。

中微子確實有質(zhì)量，但是不大——大約是電子的一千萬分之一鸵荠。尋找的東西的大小冕茅，往往與所需設備的大小成反比關(guān)系。歐洲核研究組織有一排比埃菲爾鐵塔還要中的磁鐵蛹找，周圍有一條大約26公里長的地下坑道姨伤。把粒子變成夸克需要更多的電和更多的錢,幾萬億瓦電和相當于一個中美洲小國的預算。

20世紀80年代庸疾，德克薩斯州附近開始建設一套超級超導對撞機乍楚，這臺機器要把粒子甩進一條84公里長的隧道，達到實在令人吃驚的99萬億瓦功率届慈，但是費用高達80億美元(最后增加到100億美元）徒溪，每年的運行還要花上幾億美元。美國國會為此花掉了20億美元拧篮，然后建成了一條22公里長的隧道以后取消了這項工程〈什常現(xiàn)在克薩斯人可以位擁有一個全宇宙代價最高的地洞而感到自豪。

總而言之串绩，粒子物理是個花錢很多的事業(yè)缺虐。卡爾薩根在《宇宙》說礁凡，要是你鉆進一個電子深處高氮，你會發(fā)現(xiàn)它本身就是一個宇宙。宇宙中的宇宙顷牌，永無盡頭剪芍。

2 亞原子的世界

20世紀60年代，加州理工學院物理學家默里蓋爾曼詩圖把事情簡化一下窟蓝，發(fā)明了一種新的粒子分類法罪裹，用強子來指受強核力支配的質(zhì)子、中子运挫、和其他粒子状共，所有的強子都是由更小的，甚至更基本的粒子組成的谁帕。

亞原子世界峡继，標準的組成成分是6種夸克，6種輕子匈挖，5種已知玻色子和1種假設的玻色子（即希格斯波色子）碾牌，加上四種物理力種的三種：強核力康愤、弱核力、電磁力舶吗。

夸克由名叫膠子的粒子粘合在一起征冷，夸克和膠子一起形成了原子核的材料，即質(zhì)子和中子裤翩。

輕子是電子和中微子的來源资盅。

夸克和輕子統(tǒng)稱為費密子。

玻色子是產(chǎn)生和攜帶力的粒子踊赠，包括光子和膠子呵扛。

這個模型雖然有點笨拙，但是這是可以用來解釋粒子世界全部情況的最簡單的模式筐带。這個標準模型今穿，沒有談到引力，也不能解釋質(zhì)量伦籍。物理學家蓝晒，把什么都扯在一起，結(jié)果想出了一種所謂的超弦理論帖鸦。

3 超弦理論和M理論

這種理論假設芝薇，以前我們認為是粒子的夸克和輕子，實際上都是“弦”作儿，振動的能量弦洛二，他們在11個維度中擺動，包括我們已知的三個維度攻锰，加上時間晾嘶，以及別的7個維度。娶吞，這種弦非常小垒迂，次奧到可以被看成點粒子。

通過引入額外的維度妒蛇，超弦理論使科學家能把量子定律和引力定律相對比較融洽的合在一起机断。

物理學家米奇奧卡庫是這樣從超弦理論的角度來解釋宇宙的結(jié)構(gòu)的：

雜弦由一根閉合的弦組成，它有兩種振動模式绣夺，順時針方向和逆時針方向的吏奸，要以不同的方式來對待。順時針方向的振動存在于一個10維空間乐导。逆時針方向的振動存在于一個26維的空間，其中有16維已經(jīng)緊致化了浸颓。

M 理論

超弦理論又進一步產(chǎn)生了所謂的M理論物臂，該理論把所謂的“膜”的面旺拉，納入了物理學世界。

4 宇宙的總質(zhì)量

2003年美國國家航空航天局利用一種名叫威爾金森微波各項異性探測器的新型衛(wèi)星棵磷，宣布宇宙的年齡是137億年蛾狗，誤差是1億年。

近來有人提出一種很有意思的理論仪媒，認為宇宙根本沒有我們原來以為的那么大沉桌，我們看到的所有星系，也許只是映像算吩，是反射的光產(chǎn)生的幻影留凭。

實際上，很多東西我們不知道偎巢，甚至在基本的層面上蔼夜，尤其是不知道宇宙是怎么構(gòu)成的。當科學家計算使東西保持在一起所需的物質(zhì)的量的時候压昼，結(jié)果總是發(fā)現(xiàn)遠遠不夠求冷。宇宙至少90%，也許多達99%窍霞，的“暗物質(zhì)”組成——那種我們看不見的東西匠题。

我們生活在一個多半連看都看不見的宇宙里，卻毫無辦法但金。據(jù)說他們不是WIMP（“弱互相作用大質(zhì)量粒子韭山，即大爆炸留下的看不見的微小物質(zhì)“列澹”）就是MACHO（“暈狀大質(zhì)量致密天體”掠哥，實際上只是黑洞、褐矮星和其他光線很暗的恒星的另一種說法）

矛盾秃诵。粒子物理學家贊成解釋為粒子续搀，WIMP，天體物理學家贊成解釋為星體菠净，但是天體物理學家找不到足夠的星體禁舷，而WIMP又從來沒有發(fā)現(xiàn)過。

即使把一切的粒子毅往、射線算進去牵咙，宇宙的總質(zhì)量還是差三分之二，我們把它稱為某處未知非反射不可測物體攀唯。宇宙膨脹的速度越來越快洁桌，因此我們可以推測宇宙不僅充滿暗物質(zhì)，而且充滿暗能量侯嘀，科學家稱為真空能另凌，或者第五元素谱轨。

該理論認為，空空蕩蕩的太空其實并不空空蕩蕩——物質(zhì)和反物質(zhì)的粒子在不停的產(chǎn)生和消失吠谢，使他們在把宇宙以越來越快的速度往外推移土童。

令人不可思議的事，解決這一切恰恰是一個“一生中最大的失誤“——愛因斯坦的宇宙常數(shù)工坊，現(xiàn)在看來献汗，他畢竟還是對的。

總結(jié)：

我們生活在一個宇宙里王污，它的年齡我們算不清楚罢吃，我們的四周都是恒星，他們到我們的距離玉掸，以及他們彼此之間的距離我們并不完全知道刃麸；宇宙里充滿了我么無法識別的物質(zhì)；宇宙在按照物理學定律運行司浪，這些定律的性質(zhì)我們并不真的理解泊业。