本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映了作者的觀點，不一定反映《大眾科學》的觀點
編者按：作者兼費米實驗室資深科學家唐·林肯將於10月13日至24日為《大眾科學》的專業學習專案講授“宇宙之謎”。我們最近與林肯博士探討了他為何成為物理學家以及他分享發現的動機。
當我還是個小男孩的時候，我有著永不滿足的好奇心。我一定用我不停地追問小貓為什麼有皮毛，以及月亮為什麼比太陽暗淡得多這些問題把我父母逼瘋了。我想知道一切事物的答案。現在仍然如此。
隨著年齡的增長，我開始看到一種模式。雖然關於小貓的問題的答案可能始於生物學，而關於月亮的問題的答案則涉及重力、核聚變和表面反射率的結合，但這些都不是最終答案。這些暫時的答案引出了新的問題，而這些問題又可預測地引向原子，然後是電子和原子核，再到質子和中子。越來越清楚的是，我真正想知道的是愛因斯坦詩意地稱之為“上帝的思想”的東西。無論你對宗教的看法如何，這句話的含義都很明確：我想知道的無非是宇宙的終極組成部分以及將它們結合在一起的規則。我想知道世界為何如此。
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隨著我在智力上的成熟，我意識到我不是第一個提出這些問題的人；事實上，它們是最古老、最宏大的問題。幾千年來，它們在哲學和宗教的範圍內被辯論，但這在1500年代中期開始改變，當時現代科學方法正在發展。經驗測試取代了純粹的邏輯，成為思想的最終仲裁者，從而形成了今天仍然遵循的方法。
位於歐洲核子研究中心的大型強子對撞機是世界上能量最高的粒子加速器，預計這一頭銜至少保持未來二十年。在這個設施中，科學家們將質子以接近光速的速度碰撞在一起，產生了物質概念變得模糊不清的溫度。物質和能量相互轉換，使物理學家能夠獲得對宇宙誕生新的見解。對於我們這些對宇宙的終極問題感興趣的人來說，真正只有兩個感興趣的領域：宇宙學和粒子物理學。宇宙學處理的是作為一個整體的宇宙：它的誕生、演化甚至死亡。宇宙學沒有什麼是渺小的。另一方面，粒子物理學關注的是最微小的物體，宇宙的終極組成部分，通常透過在高能量下將兩個亞原子粒子碰撞在一起來研究。
這兩個領域——我們用最大的望遠鏡所能看到的天堂的宏偉，以及小到難以想象，我們需要發明一種全新的物理學形式來描述它們的物體——錯綜複雜地交織在一起，我們知道這一點是現代物理學最輝煌的成就之一。經過幾個世紀的努力，我們現在相信宇宙大約在140億年前開始於一場令人敬畏的爆炸，我們稱之為大爆炸。在創世的時刻，宇宙更加密集和熾熱，物質沐浴在可與現代粒子加速器實現的能量相媲美的能量中。
本質上，使用像大型強子對撞機這樣的裝置，我們可以創造出宇宙在大爆炸後僅僅幾分之一秒的條件。
雖然我很想知道創世的終極問題的答案，但這些答案仍然讓我們難以捉摸。所以我選擇做了次好的事情。我成為了一名科學家，加入了世代相傳的發現之旅。正是透過一代又一代充滿好奇心的男男女女幾個世紀的努力，我們才對宇宙有了目前的理解。反過來，我和我的同代人正在努力為這一悠久的傳統添磚加瓦，在知識之書上寫下我們自己的篇章，這本書的第一頁是在幾千年前寫成的。雖然我們目前在世的人不太可能看到最終答案，但在我們在地球上短暫的時間裡，我們將沿著過去偉大的科學家為我們鋪設的道路前進，併為後來者指明方向。我們必須對這樣的智慧感到滿意：滿足不在於目的地，而在於我們旅行的方式。
像我的許多同事一樣，我加入了利用位於歐洲核子研究中心的歐洲大型強子對撞機，以更好地瞭解物質在極端條件下的行為的努力。大型強子對撞機產生的溫度和壓力自宇宙開始後約萬億分之一秒以來就再也沒有出現過。自從我們的祖先在晴朗無月的夜空下凝視星星並感到好奇以來，我們已經走了很長一段路。成為這個社群的一份子是我一直以來想要的生活方式。正如現在的孩子們所說，我正在實現夢想。
然而，儘管科學取得了所有這些成功，但你不應該認為我們已經理解了一切。遠非如此。對於許多問題，我們都不知道答案。例如，我們知道普通物質僅佔宇宙中物質和能量的約4％。我們不明白為什麼我們的宇宙是由物質組成的，而我們在製造物質和反物質時數量相等。雖然我們目前的理解會讓一個世紀前最優秀的科學頭腦感到敬畏，但肯定還有很多謎題留給後代。如果你是那種用關於小貓和月亮的問題纏著父母的人，那就加入我的同事和我吧。你會在朋友之中。