從夸克到宇宙,物理世界的更廣泛輪廓已經顯現了幾十年。這是否意味著物理學家即將把它都捆綁成一個整潔的包裹?完全不是。 就在你認為你瞭解一切的時候,宇宙開始顯得最奇怪。
探測到似乎是希格斯玻色子的東西,完美地闡釋了這個想法。位於日內瓦附近的歐洲核子研究中心的大型強子對撞機為來自許多國家的物理學家提供了素材,他們致力於各種專案,但沒有哪個專案比希格斯玻色子的證實(第 4 頁)更重要或更令人期待。我們像牆上的蒼蠅一樣觀察科學家們仔細研究用超靈敏儀器測量的小擾動資料,清楚地顯示了答案如何引出更多問題。資料似乎證實了粒子物理學的理論基礎——標準模型,但也揭示了現實與理論之間存在細微而重要的差異,為探索開闢了新的前景。
正如物理學家認為他們已經找到了物質的最小組成部分——微小的夸克和輕子——但跡象開始出現,表明仍然存在更小的粒子(第 12 頁)。然而,它們存在的證據將使物理學陷入徹底的混亂。此外,科學家們從未完全理解中微子——一種幽靈般的粒子,它像雨點般落在地球上,但通常在我們和所有物質中穿過,而不會被注意到(第 20 頁)。因此,中微子是通往新探索的另一條途徑。
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從最大的尺度來看,科學家們感覺他們比以往任何時候都更接近於理解宇宙是如何開始和結束的(第 36 頁)。然而,其他謎團仍然像以往一樣深奧。暗能量有助於解釋為什麼宇宙繼續以加速的速度膨脹,但它仍然是一個持久的謎題。現在一些科學家開始懷疑暗能量根本不存在。如果他們是對的,那麼追溯到哥白尼的宇宙基本概念將需要徹底的修正(第 58 頁)。
我們這個時代最引人入勝的智力問題之一仍然沒有解決:我們如何將量子力學和廣義相對論——非常小的和非常大的領域聯絡起來?物理學家斯蒂芬·霍金和倫納德·蒙洛迪諾認為,這種與科學家們捉迷藏了幾十年的“萬物理論”可能永遠遙不可及(第 90 頁)。如果這讓你感到悲傷,請考慮一下,量子力學,一種看似對我們所能知道和做的事情施加嚴格限制的《愛麗絲夢遊仙境》理論,實際上可能會透過開闢一條通往洞察力的新途徑來解放我們(第 102 頁)。宇宙可能是有限的,但知識尚未被限定。