小的時候，喜歡過兩本少兒科普書， 一本名為“宇宙的秘密”， 一本叫“神秘的海底世界”。我記得曾經在夜晚一個人照著宇宙的秘密那本書的描述仰望滿天繁星， 尋找哪個是北鬥星， 北極星， 按照位置和形狀尋找星座。 在那滿世界一片灰灰藍藍的 70 年代， 見到一本書上描寫海底那麽豐富斑斕的生物， 魚類， 貝類， 水母， 珊瑚， 才發現其實我們存在的宇宙和地球是如此奧妙， 豐富，遠比我們整天接觸的有限的人和地方更有趣味呢!
好多年前我問國內一位同事的孩子， 長大了你想做什麽? 三年級的小男孩兒想了想認真地告訴我， 我長大要當天文學家！ 我當時正在辦公室裏做很多瑣碎事情， 孩子的話讓我心裏一陣震顫，勾起自己小時候的回憶。 是不是每個這麽小的孩子都曾經有過這樣一個宏大美麗的夢， 要遨遊和了解天空，看看我們住的這個天邊和地極究竟有沒有住著神仙，有沒有更燦爛的風景?
等我們慢慢長大了，這些美夢卻一個一個遠離了。 生活好像是一些做蛋糕的模子， 把一個又一個帶著童心美夢的我們造成了或多或少整齊規矩的模樣。 孩子們不再是懷揣美夢的少女少男，而是那個讀著標準課本， 做著尋常工作 / 家務的標準高中生， 大學生，研究生，同事，朋友，妻子 / 老公，母親 / 父親，女兒 / 兒子。 這些事情要做好， 已經要竭盡人的智慧精力， 哪裏還來那麽多的奢侈去管宇宙的事情！
可是有那麽一些人， 還是會不死心，覺得自己認識的一切都還不足以滿足裏麵那一顆追問的心。 還是會在暫時忘記繁瑣世事的每一個刹那，從心裏冒出一些傻氣的問題：宇宙裏藏著什麽秘密，我究竟是誰， 我的生命從哪裏來，要到哪裏去，什麽是幸福，有誰或者什麽方法能夠知道這一切?
答案不是那麽容易找到的。敢於探求這些問題並為它們貢獻精力的， 都是心中有激情夢想的人，不會是一般人。 但是，幸運的你可能遇到一些機遇， 通過一些人， 了解一小點兒秘密。為了這一小點兒秘密，陪上應該做常規事情的時間和精神，去探幽，還是相當值得的。
我認識一位物理學家，在歐洲核子研究中心工作的量子物理學者。上周日在洛桑高工給學生們做了一個關於大型強子對撞實驗 (Large Hadron Collider) 的講座。聽說他要作這個講座， 我們立刻決定也驅車前往該市，這也是我們很少有的討論物理和宇宙的機會。
帶著孩提時代的問題和向往，聽聽他們的講座對我們成人來說該是怎樣一種奢侈！我這個外行人對於高能物理的概念術語當然一竅不通，那咱就隻能拿外行人的智識試圖理解一番物理學家們到底要尋找什麽，做什麽吧。
其實，我聽來聽去，隻是勉強明白了， 這些物理學家要做的大型強子對撞實驗就是幫我們探索模擬宇宙最初的大爆炸起源時期的情況。 用高能加速器模擬外太空環境實現基本粒子接近光速的高速碰撞， 模擬宇宙形成之初的物質世界， 試圖發現最初爆炸膨脹的時期， 組成物質的除了今天已知的基本粒子 6 種 Leptons and 6 種 Quarks 之外是否還有別的粒子存在。 在宇宙形成之初，物質與反物質一樣多， 什麽原因使得後來對稱性被打破，隻剩下物質。 在宇宙迅速膨脹過程中各種力量： 電磁力， 引力， 核強力， 核弱力之間的作用機製 / 定律是怎樣的。 還有， 今天宇宙中的大量暗物質又是如何產生的。
最簡單地說， 是他們想知道：爆炸之初發生了甚麽現象和物理規律，和我們今日經過膨脹冷卻後的宇宙的現象和物理規律有何不同， 將來宇宙向什麽方向演變而去。
宇宙起源的大爆炸理論：
宇宙是有一定大小的， 不是無限大的。 證據是， 天上很多星星，星星和星係的分布在天空中基本是均勻的，如果宇宙無限大， 星星就該很多很亮， 但是我們看到夜晚的天空是不亮的， 據此判斷， 宇宙有一定大小。
1921 年哈勃觀測星體發現星體紅移現象， 離我們越遠的星體飛離地球的速度越快，這意味著宇宙在擴張。
如果宇宙起源於爆炸，今日應會留有餘溫， 這個餘溫就是電磁波的能量， 1964 年兩位美國科學家研究測量電磁波時找到了這種“餘溫”。
2008 年諾貝爾物理獎獲得者的成就介紹裏說：“ 根據已知理論，大約１３７億年前，宇宙在一次“大爆炸”中誕生。之後，誇克、電子等粒子和同樣數量質量但電荷相反的反粒子構成了物質。粒子和反粒子一旦碰撞，將在釋出光後“同歸於盡”。因此，如果兩者始終並存，宇宙中的物質最終將消失殆盡，但是，現在的宇宙中隻有粒子“幸存”，沒有發現反粒子。
科學家認為，反粒子幸存率不如粒子，是因為除電荷相反外，還存在其他微小差異，這種粒子和反粒子的性質差異被稱為“對稱破缺”，它的機製是亞原子物理學的一大謎團。”
對稱性是被時間打破的，隨著宇宙爆炸時間的延續而起了變化， 為什麽隨時間的過去，物質增加而反物質減少甚至沒有了， 人們不知道。
還有，在宇宙中有很多暗物質的存在。 就是那些不發射任何光及電磁輻射的物質。人們目前隻能通過引力產生的效應得知宇宙中有大量暗物質的存在。 現代天文學通過引力透鏡、宇宙中大尺度結構形成、微波背景輻射等研究表明：我們目前所認知的部分物質大概隻占宇宙的 4 ％，暗物質占了宇宙的 23% ，還有 73% 是一種導致宇宙加速膨脹的暗能量。暗物質的存在可以解決大爆炸理論中的不自洽性，對結構形成也非常關鍵。暗物質很有可能是一種（或幾種）粒子物理標準模型以外的新粒子。
這些已知和未知的宇宙起源的理論教給我們什麽呢?
1 宇宙是簡單美麗的，有 6 種quarks 和 6 種 leptons 基本粒子組成，當初是否還有別的粒子， 要經過這次實驗去發現。 粒子的作用方式是通過四種力量：引力， 電磁力，核強力， 核弱力。 宇宙的起源就是一個由簡單的粒子和物理規律演變出萬事萬物的過程。 很像變魔術吧?
2 如果宇宙有一個開始，時間就是一個直線， 不能往回返。 生命的輪回理論和宇宙有個起始的觀點似乎不相符合。
3 基本粒子如何產生的，最初創造宇宙的能量是從哪裏而來，質量從哪裏來, 怎樣從無到有? 宇宙為什麽按照一定的物理定律形成，它可能是偶然形成的嗎?
4 人即使能了解更多宇宙形成的物質和機製，卻永遠不能知曉最初那一刻發生的事情，因為能量與時間的誤差達到一個地步，使任何實驗都不可能模擬那時的真實情況， 發生作用的是測不準原理。
5 人的頭腦為什麽人能夠了解深藏物理現象背後的物理定律呢， 為什麽人能夠大致了解宇宙的起源呢。 為什麽量子物理學者都是年紀輕輕便走在了認識物質世界的前沿?
歐洲核子研究中心是歐洲國家聯合建立的一個粒子物理研究院，世界各地科學家來此共同研究。他們的科學發現一經發表，必須讓公眾免費使用。 這個研究中心還是互聯網創意的發明者， 當初是為了使各位科學家能方便地分享個人的研究結果， 互相合作。 現在互聯網本身已使人類生活發生了重大變化。
這個實驗共有 38個國家的 2500 多 名科學家參與。光建造LHC就花費了 10billion Euro ，也許為了人類集體的力量有一天使我們能夠觸到上帝之手。 這將是一件令人振奮的事情。
有物理學家把這個大型強子對撞器稱為 “創世記機器” (Genesis Machine)，把這個實驗描述成是科學家們要盡可能多地發現上帝如何創造了世界的實驗。
在 LHC 開始啟動運行那天舉行的慶典上，歐洲核子研究中心的負責人說：
“The younger generations target their ambitions on what they experience while growing up,” said President of CERN Council, Torsten Åkesson. “Science and technology need flagships that stand out and catch the eye, excite fantasy and fuel curiosity. The LHC is one such flagship.”
“The LHC is the largest and most sophisticated scientific instrument ever built. There have been many challenges along the way, which have all been overcome one after the other,” said LHC Project Leader Lyndon Evans. “We are now looking forward to the start of the experimental programme. The adventure of building the LHC will end and a new adventure of discovery will begin.”
LHC 對撞實驗就是試圖打開宇宙的天窗觸到上帝之手。 假如上帝設計了宇宙創造了萬物，人們會確信，他對每個人的生命都有一個美好的計劃， 人們是不是就會安心活著，不再擔心歸宿了呢！
Twenty-seven kilometers of tunnel under ground
Designed with mind to send protons around
A circle that crosses through Switzerland and France
Sixty nations contribute to scientific advance
Two beams of protons swing round, through the ring they ride
‘Til in the hearts of the detectors, they’re made to collide
And all that energy packed in such a tiny bit of room
Becomes mass, particles created from the vacuum
And then…
LHCb sees where the antimatter’s gone
ALICE looks at collisions of lead ions
CMS and ATLAS are two of a kind
They’re looking for whatever new particles they can find.
The LHC accelerates the protons and the lead
And the things that it discovers will rock you in the head.
We see asteroids and planets, stars galore
We know a black hole resides at each galaxy’s core
But even all that matter cannot explain
What holds all these stars together – something else remains
This dark matter interacts only through gravity
And how do you catch a particle there’s no way to see
Take it back to the conservation of energy
And the particles appear, clear as can be
You see particles flying, in jets they spray
But you notice there ain’t nothin’, goin’ the other way
You say, “My law has just been violated – it don’t make sense!
There’s gotta be another particle to make this balance.”
And it might be dark matter, and for first
Time we catch a glimpse of what must fill most of the known ‘Verse.
Because…
LHCb sees where the antimatter’s gone
ALICE looks at collisions of lead ions
CMS and ATLAS are two of a kind
They’re looking for whatever new particles they can find.
Antimatter is sort of like matter’s evil twin
Because except for charge and handedness of spin
They’re the same for a particle and its anti-self
But you can’t store an antiparticle on any shelf
Cuz when it meets its normal twin, they both annihilate
Matter turns to energy and then it dissipates
When matter is created from energy
Which is exactly what they’ll do in the LHC
You get matter and antimatter in equal parts
And they try to take that back to when the universe starts
The Big Bang – back when the matter all exploded
But the amount of antimatter was somehow eroded
Because when we look around we see that matter abounds
But antimatter’s nowhere to be found.
That’s why…
LHCb sees where the antimatter’s gone
ALICE looks at collisions of lead ions
CMS and ATLAS are two of a kind
They’re looking for whatever new particles they can find.
The LHC accelerates the protons and the lead
And the things that it discovers will rock you in the head.
The Higgs Boson – that’s the one that everybody talks about.
And it’s the one sure thing that this machine will sort out
If the Higgs exists, they ought to see it right away
And if it doesn’t, then the scientists will finally say
“There is no Higgs! We need new physics to account for why
Things have mass. Something in our Standard Model went awry.”
But the Higgs – I still haven’t said just what it does
They suppose that particles have mass because
There is this Higgs field that extends through all space
And some particles slow down while other particles race
Straight through like the photon – it has no mass
But something heavy like the top quark, it’s draggin’ its ***
And the Higgs is a boson that carries a force
And makes particles take orders from the field that is its source.
They’ll detect it….
LHCb sees where the antimatter’s gone
ALICE looks at collisions of lead ions
CMS and ATLAS are two of a kind
They’re looking for whatever new particles they can find.
Now some of you may think that gravity is strong
Cuz when you fall off your bicycle it don’t take long
Until you hit the earth, and you say, “Dang, that hurt!”
But if you think that force is powerful, you’re wrong.
You see, gravity – it’s weaker than Weak
And the reason why is something many scientists seek
They think about dimensions – we just live in three
But maybe there are some others that are too small to see
It’s into these dimensions that gravity extends
Which makes it seem weaker, here on our end.
And these dimensions are “rolled up” – curled so tight
That they don’t affect you in your day to day life
But if you were as tiny as a graviton
You could enter these dimensions and go wandering on
And they'd find you...
When LHCb sees where the antimatter’s gone
ALICE looks at collisions of lead ions
CMS and ATLAS are two of a kind
They’re looking for whatever new particles they can find.
The LHC accelerates the protons and the lead
And the things that it discovers will rock you in the head!
他們研究physics, 也研究metaphysics.
研究哲學也好信仰也好， 在東方是個冷門兒，東方人多認為是空談， 無用。 而西方人曆來有以此為業者，他們要探究的是人生的目的， 動力， 這些都是和人的靈魂相關的東西。
我自己既願意結交研究自然的人， 也願結交研究信仰，哲學的人，都有意思。
信上帝，學科學，很有意思。
如果你兒子想知道更多，讓他去CERN 的網站看更多英文介紹：
“Our understanding of the Universe is about to change...”
http://public.web.cern.ch/public/en/LHC/LHC-en.html
問好！
http://www.sciencenet.cn/htmlnews/2008/11/212848.html