大爆炸后十億分之一秒

萬物的命運(yùn)就已被決定

“我會測量宇宙，但我不會量自己的腰圍和褲長”

作者：圭多·托內(nèi)利

我是一名粒子物理學(xué)家，我的工作是測量物質(zhì)在其最奇異的形態(tài)下所展現(xiàn)的最復(fù)雜的性質(zhì)。但是把我的禮服尺寸傳給服裝店讓我有些犯難。身高和頸圍易于確定，但是褲長或腰圍是什么意思呢？人們從哪兒開始測量褲腿的長度？量腰圍的高度是到哪兒？

為了不犯錯，我向妻子盧恰娜尋求幫助。她向我一一解釋并讓我安心，但我還是有些不安。

如果全搞錯了呢？他們早在11月就拿到我的尺寸了，應(yīng)該已經(jīng)做好了一件適合我的燕尾服。服裝店將在一小時后關(guān)門，而頒獎典禮在明天舉行。如果某一處出了問題，就沒有時間修改了。

斯德哥爾摩，2013年12月9日下午5點30分。

我必須跑起來。趕在位于比爾格·亞爾斯加丹街58號的漢斯·奧爾德服裝店閉店前到達(dá)。從斯德哥爾摩大飯店步行過去，有幾千米遠(yuǎn)。天已經(jīng)黑了。

今天天氣晴朗，在－10℃的清新空氣中，一切都閃閃發(fā)光。我只對波羅的海感到失望：我之前從未見過冰凍的大海，因此曾希望這次是合適的時機(jī)，可以一飽眼福。

去年夏天我在這里見過彼得·希格斯和弗朗索瓦·恩格勒。我們當(dāng)時在斯德哥爾摩參加歐洲物理學(xué)會舉辦的大會，晚宴上，我們坐在同一桌。

周圍有許多朋友、同事，還有不少年輕人，他們專門過來同我們打招呼、合影。當(dāng)時我大膽地預(yù)測，我們年底會在這里再次碰面。彼得和弗朗索瓦斯笑了笑，什么也沒說。

2013年，諾貝爾物理學(xué)獎由他們兩人共享，他們提出了一種理論機(jī)制，解釋了亞原子粒子的質(zhì)量起源。歐洲核子研究中心大型強(qiáng)子對撞機(jī)項目的ATLAS和CMS實驗發(fā)現(xiàn)了該理論所預(yù)言的基本粒子，讓該理論獲得驗證。而我，有幸是CMS實驗的一員兼發(fā)言人。

如果我沒穿著規(guī)定要求的正裝，就無法進(jìn)入斯德哥爾摩音樂廳。我不敢想，如果我不能參加諾貝爾獎的頒獎典禮是因為我不會用卷尺量衣服，我該怎么解釋？

我們并不是唯一對世界有洞察力的靈長類。古人類學(xué)家已經(jīng)確定了許多原始人的譜系，它們的發(fā)展與我們所屬的智人的進(jìn)化是平行的。黑猩猩、倭黑猩猩、紅毛猩猩和大猩猩也和我們一樣繁衍生息。

和我們最近才認(rèn)識的近親一樣，我們共享了很大一部分基因遺產(chǎn)：我們是社會物種，我們使用語言形式，我們組織聚會和儀式，甚至對出席著裝都有明文規(guī)定。

但最重要的是，我們有設(shè)計技能和對世界的看法。

對所有原始物種來說，這是一個巨大的進(jìn)化優(yōu)勢。

知道如何制造工具來獲取食物，尋找合適的石頭來敲碎大胡桃，或找到進(jìn)入蜜蜂儲存蜂蜜洞穴的細(xì)樹枝，這些都需要對自身和周圍的現(xiàn)實有一種認(rèn)識。這意味著我們能意識到行動的目的，并在幾代人之間傳遞知識。

智人在適應(yīng)不同環(huán)境方面的進(jìn)步從一開始就令人震驚，這個非常特殊的原始人發(fā)現(xiàn)了一種工具，使他能夠建立一個比他之前所發(fā)展的更為完善和完整的世界觀。

這個工具被稱為科學(xué)方法，它的定義相對較近，是由一位意大利科學(xué)家伽利略·伽利萊發(fā)現(xiàn)的。

1604年，一顆新星出現(xiàn)在天空中，歐洲的每個人都把目光轉(zhuǎn)向了這顆新星。今天我們知道它是一顆超新星，我們稱它為SN1604，這是根據(jù)爆炸發(fā)生年份的縮寫命名的。

對觀測恒星的興趣促使伽利略改進(jìn)了最早的一個初級望遠(yuǎn)鏡，使其成為科學(xué)研究的工具。新儀器達(dá)到了足夠的放大倍數(shù)，伽利略就開始觀察月球和太陽系的主要行星。他的注意力集中在木星和環(huán)繞著它的奇怪恒星上，它們似乎在做著奇怪的運(yùn)動。他得出的結(jié)論不容置疑：它們是木星的衛(wèi)星。

伽利略還看到了一些他不應(yīng)該看到的東西，比如月亮并不像人們當(dāng)時認(rèn)為的那樣是一顆完美無瑕的恒星，上面到處都是與地球上相似的山谷和山脈。這一切在當(dāng)時甚至聞所未聞，但他有勇氣記錄下來。

1610年，當(dāng)伽利略發(fā)表《賽德魯斯信使》時，沒有人會想到，這些給他帶來諸多麻煩的觀察結(jié)果將永遠(yuǎn)改變世界。這是一個劃時代的變化，其影響可以與其他偉大的革命相比較，如語言、藝術(shù)和象征的發(fā)展。

與伽利略一起，誕生了現(xiàn)代科學(xué)和普世的現(xiàn)代性。

人變成了一個自由的存在，在他自己的智慧和創(chuàng)造力中，在自己的內(nèi)心尋找對圍繞著他的環(huán)境的解釋。研究自然，建立猜想，并通過組織合理的經(jīng)驗來驗證結(jié)果；當(dāng)這個猜想失敗，甚至不能解釋最細(xì)小的現(xiàn)象時，他就求助于另一個猜想。

因此，科學(xué)拓寬了它的視野，糾正了它的局限性和錯誤，并獲得了預(yù)測的力量，即使在今天，這依然使它成為最深刻變化的主角。

今天擺在我們面前的新挑戰(zhàn)很可能需要我們對世界思維方式的另一種范式轉(zhuǎn)變。

也許，隨著希格斯玻色子“上帝粒子”的發(fā)現(xiàn)，這一切已經(jīng)開始了。

要在物理學(xué)上實現(xiàn)一場新的概念革命，我不知道需要多長時間，也許幾十年，也許更久。

但我相信起點將是新一代的年輕科學(xué)家——新鮮、勇敢的頭腦渴望向世界證明，他們可以在前幾代人失敗的地方取得成功。

我們很幸運(yùn)，良好的條件允許優(yōu)秀的年輕人獻(xiàn)身研究，以取得卓越的成就。一些優(yōu)秀的大學(xué)，一個高效的研究機(jī)構(gòu)，實驗室和基礎(chǔ)設(shè)施都令人滿意。

我只希望，一些讀者讀完這本書后，也想要開始一場冒險，這可能會永遠(yuǎn)改變他們的生活，或許也會永遠(yuǎn)改變我們所有人的生活。

推薦閱讀：

《宇宙的不完美進(jìn)化》 作者：[意] 圭多·托內(nèi)利

編輯推薦：

★諾獎理論驗證關(guān)鍵！改變世界重大發(fā)現(xiàn)！

宇宙的誕生與進(jìn)化，都跟一個神秘的粒子有關(guān)？！2013年，諾貝爾物理學(xué)獎由弗朗索瓦·恩格勒和彼得·希格斯共享，他們提出了一種理論機(jī)制，解釋了亞原子粒子的質(zhì)量起源。歐洲核子研究中心大型強(qiáng)子對撞機(jī)項目的ATLAS和CMS實驗發(fā)現(xiàn)了該理論所預(yù)言的基本粒子，讓該理論獲得驗證。

★熱血噴張的科學(xué)競賽、重大時刻，妙趣橫生的揭秘歷程、人文火花。

本書作者圭多·托內(nèi)利正是CMS實驗的領(lǐng)導(dǎo)人及發(fā)言人。他將科普性與趣味性巧妙結(jié)合，用日記的形式，用富有人文色彩的語言向讀者展現(xiàn)了這場尋覓上帝粒子的令人熱血噴張的科技競賽。對宇宙起源與進(jìn)化、上帝粒子的發(fā)現(xiàn)歷程以及由此對新物理產(chǎn)生的重大影響做出了生動淋漓的記錄。幫助讀者撥開宇宙進(jìn)化的迷霧，洞悉萬物起源的真相。有趣好讀，絕不枯燥，激發(fā)讀者探索浩瀚宇宙的熱情，啟發(fā)讀者對萬物的思索。

★權(quán)威專家更新常識。年度獲獎科普作品。

本書作者圭多·托內(nèi)利是意大利比薩大學(xué)物理學(xué)教授，歐洲核子研究中心大型強(qiáng)子對撞機(jī)項目專家組成員，自1976年起從事高能物理領(lǐng)域的工作。曾榮獲基礎(chǔ)物理學(xué)獎、費(fèi)米獎及意大利總統(tǒng)榮譽(yù)勛章。

《宇宙的不完美進(jìn)化》是其權(quán)威科普力作，講述全新的宇宙知識，帶你體驗一場上帝粒子的發(fā)現(xiàn)之旅，輕松解讀宇宙進(jìn)化的奧秘！2017年該書獲加拿大重要科學(xué)類圖書獎伽利略獎。

內(nèi)容簡介：

在那一刻，大爆炸發(fā)生的十億分之一秒，我們的命運(yùn)就已被決定。

大爆炸后，宇宙在膨脹過程中產(chǎn)生了希格斯玻色子，俗稱“上帝粒子”。如果沒有它，宇宙的演化就會完全不同。將會變成一個既沒有生命，也沒有月光和花香的悲涼之地。

為了找尋它，在日內(nèi)瓦的歐洲核子研究委員會，大型強(qiáng)子對撞機(jī)誕生了。來自50多個國家的科學(xué)家和研究中心參與到運(yùn)行和監(jiān)控工作中來，完成了對宇宙大爆炸的數(shù)百萬次模擬……

圭多·托內(nèi)利就是這項偉大冒險的主人公之一。他用通俗的方式將這一過程和重要成果編撰成書，前所未有的解鎖了宇宙進(jìn)化的深層奧秘。讓我們曾認(rèn)為無法理解的那些偉大謎團(tuán)，在今天看來，似乎觸手可及。

作者簡介：

[意]圭多·托內(nèi)利（Guido Tonelli）：意大利比薩大學(xué)物理學(xué)教授，歐洲核子研究組織大型強(qiáng)子對撞機(jī)項目專家組成員，參與并領(lǐng)導(dǎo)多項重要物理研究項目。意大利總統(tǒng)榮譽(yù)勛章獲得者。同時還榮獲基礎(chǔ)物理學(xué)獎、費(fèi)米獎等眾多專業(yè)獎項?！队钪娴牟煌昝肋M(jìn)化》一書也獲得2017年意大利伽利略科學(xué)普及獎。

譯者簡介：

何皓婷：青年譯者，畢業(yè)于北京外國語大學(xué)意大利語專業(yè)，獲文學(xué)學(xué)士及管理學(xué)學(xué)士雙學(xué)位。

精彩點評：

這本書是一次非凡的知識之旅，里面有非常多的激情和遠(yuǎn)見。書名中出現(xiàn)的“不完美”概念很重要，是將科學(xué)方法的各個方面人性化了，這些方面之間相隔非常遙遠(yuǎn)，通過逐步（重新）發(fā)現(xiàn)物理學(xué)史上的每個重要時刻，使它們更加接近。

——克勞迪婭·康索利 知名評論家

這是一本展現(xiàn)個人和家庭、科學(xué)和社會事實密不可分的自傳體書籍。作者是一位偉大的推動者，他不僅激勵了歐洲核子研究中心的孩子（只不過是千禧一代），還鼓舞了各個層次的讀者。

——蘭弗蘭科·貝洛尼 米蘭大學(xué)物理系研究員

圭多·托內(nèi)利在這本書中以非凡的清晰度闡明了希格斯玻色子研究中的復(fù)雜段落，并講述探險家們前所未有的科學(xué)發(fā)現(xiàn)中激動人心的時刻。

——Rizzoli出版社