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宇宙的不完美進(jìn)化 版權(quán)信息
- ISBN：9787541161933
- 條形碼：9787541161933 ; 978-7-5411-6193-3
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊(cè)數(shù)：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
宇宙的不完美進(jìn)化 本書特色
★終于搞懂宇宙了！宇宙的誕生與進(jìn)化，都跟一個(gè)神秘的粒子有關(guān)！ ★大爆炸后十億分之一秒，萬物的命運(yùn)就已被決定。 ★2017年意大利重要科學(xué)普及類圖書獎(jiǎng)項(xiàng)伽利略獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)圖書！ ★基礎(chǔ)物理學(xué)獎(jiǎng)、費(fèi)米獎(jiǎng)獲得者，意大利比薩大學(xué)物理學(xué)教授圭多??托內(nèi)利權(quán)威力作，來自物理學(xué)專家的科普，帶你輕松解讀宇宙進(jìn)化的奧秘！ ★改變世界的大發(fā)現(xiàn)！諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)理論的驗(yàn)證關(guān)鍵！帶你體驗(yàn)一場(chǎng)上帝粒子的發(fā)現(xiàn)之旅，感受宇宙進(jìn)化的美妙歷程。 ★人文氣息滿滿的科普作品，有趣好讀，獻(xiàn)給每一位對(duì)宇宙有興趣的人！
宇宙的不完美進(jìn)化 內(nèi)容簡(jiǎn)介
在日內(nèi)瓦的歐洲核子研究組織，大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)誕生了，這個(gè)世界上能量超大的粒子加速器，完成了對(duì)宇宙大爆炸的數(shù)百萬次模擬。 圭多·托內(nèi)利是這項(xiàng)工作的重要參與者！队钪娴牟煌昝肋M(jìn)化》是他的重要成果。這部作品用通俗的方式告訴我們，在大爆炸后的十億分之一秒，人類的命運(yùn)已被決定。按照目前的物理學(xué)模型，宇宙在大爆炸膨脹后很快就會(huì)坍縮，膨脹不超過1秒。而宇宙沒有坍縮，部分原因是在膨脹過程中產(chǎn)生了希格斯玻色子，俗稱“上帝粒子”。在我們這個(gè)物質(zhì)與非物質(zhì)同等存在的宇宙，任何事物都可能變回為純能量，希格斯玻色子對(duì)物質(zhì)而不是反物質(zhì)的一點(diǎn)點(diǎn)的偏向都對(duì)整個(gè)宇宙的進(jìn)程發(fā)揮著巨大作用。 作品更新了人們對(duì)偉大宇宙的理解，解鎖了宇宙進(jìn)化的深層奧秘。我們?cè)?jīng)認(rèn)為無法理解的偉大謎團(tuán)，今天看來，似乎觸手可及。
宇宙的不完美進(jìn)化 目錄
前言：為了禮服尺寸焦慮和奔跑
**章 敲響新物理之門的賭注
第二章 男孩們的冒險(xiǎn)
第三章 瘋狂的實(shí)驗(yàn)
第四章 突如其來的瓶頸期
第五章 競(jìng)爭(zhēng)正式拉開帷幕
第六章 在沉默中迎接宇宙的真相
第七章 改變物理學(xué)的七個(gè)月
第八章 宇宙的秘密
第九章 通往未來的一扇門
第十章 全新的創(chuàng)世紀(jì)
后記：倭黑猩猩、黑猩猩和超新星
致謝
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宇宙的不完美進(jìn)化 節(jié)選
宇宙的秘密 Il segreto dell ’unicerso 圣母瑪利亞和暗物質(zhì) 韋爾代洛（貝加莫），2012年10月29日 在貝加莫附近的鄉(xiāng)村，達(dá)爾米恩工廠附近，城市的混亂令人恐懼。高速公路、購(gòu)物中心、工業(yè)倉(cāng)庫(kù)和舊住宅區(qū)在一片混亂中交替重疊：似乎地方管理者正在競(jìng)爭(zhēng)誰能在自己的地盤上集中更多的丑陋事物。在這種反常的糾纏中，不僅人類會(huì)迷路，連衛(wèi)星導(dǎo)航儀也會(huì)抓狂。誰愿意不惜一切代價(jià)說服你向右拐，那里沒有路，只有一條滿是臟水的運(yùn)河。 經(jīng)過幾次嘗試和幾次迂回之后，我終于到達(dá)了我一直在尋找的農(nóng)場(chǎng)—Cascina Germoglio農(nóng)場(chǎng)。突然之間，一切都變得美麗而整潔。感覺就像走進(jìn)了迪士尼電影里的農(nóng)場(chǎng)。修剪整齊的草地和小樹林，牧人的牛群。這邊的籬笆里是母雞和兔子，另一邊籬笆后面是馬匹。甚至有一種訓(xùn)練有素的獵鷹能在我們頭上回旋。當(dāng)它歡迎我們的時(shí)候，皮耶羅??盧基尼用一聲變調(diào)的口哨叫它回來，讓我們欣賞這只猛禽迅速地落在他用皮帶保護(hù)著的左臂上。Germoglio是一個(gè)治療和康復(fù)精神障礙患者的社區(qū)，由皮耶羅領(lǐng)導(dǎo)。貝加莫的每個(gè)人都認(rèn)識(shí)他們。他們建立了護(hù)理設(shè)施，用護(hù)理之家來接待不太嚴(yán)重的病人，還有這個(gè)農(nóng)場(chǎng)，他雇用了幾十個(gè)人來照顧動(dòng)物和在地里干活。這家農(nóng)場(chǎng)生產(chǎn)葡萄酒、冷切肉和奶酪，都是純粹的有機(jī)食品。你可以在附近的餐廳品嘗，那里有當(dāng)?shù)?好的卡松切利意大利面。還有一個(gè)意大利獨(dú)有的劇場(chǎng)，由專業(yè)演員、接受治療的病人和訓(xùn)練有素的馬匹共同表演具有強(qiáng)烈情感沖擊力的作品。 在意大利管理社區(qū)和在千難萬難中行動(dòng)需要很大的勇氣？ㄎ骷{??格爾莫里奧得到了機(jī)構(gòu)的支持，但農(nóng)場(chǎng)的生存和發(fā)展也要感謝私人支持者和教會(huì)的幫助。皮耶羅??盧基尼是一個(gè)硬漢，他并不缺乏貝加莫地區(qū)眾所周知的勇氣和決心。在跟隨加里波第的1089支紅衫軍中，有160支來自貝加莫，這并非巧合：他們是性情中人，大部分是工人、面包師和鞋匠，還有一些律師和理發(fā)師。皮埃羅曾經(jīng)告訴我：“每個(gè)人都知道Germoglio農(nóng)場(chǎng)里有瘋子，但很少有人知道*瘋狂的是我。”事實(shí)上，要把一群病人帶到曼圖亞，或者騎自行車出發(fā)，在一周的旅行和無盡的冒險(xiǎn)之后，去羅馬接受教皇的接見，這需要一劑讓人瘋狂的猛藥。 幾個(gè)月前，當(dāng)皮耶羅、一群工作人員和病人來到歐洲核子研究組織時(shí)，我答應(yīng)一定要去看他們。這是一次特殊的訪問，他們?cè)跉W洲核子研究組織面前睜大眼睛，問了很多問題，并在離開之前對(duì)我發(fā)出邀請(qǐng)：“如果您能和我們?cè)贕ermoglio農(nóng)場(chǎng)繼續(xù)討論就好了！蔽蚁肓撕荛L(zhǎng)時(shí)間，終于下定了決心拜訪他們。我和每天為自己而戰(zhàn)的人相處得很融洽。 參觀完農(nóng)場(chǎng)后，我會(huì)見了病人和工作人員。他們用關(guān)于希格斯玻色子、宇宙起源和命運(yùn)的問題轟炸我。我們?cè)诖髲d里坐成一圈。我從那些苦難的表情中看出了好奇和感激。當(dāng)他們想和我合影的時(shí)候，我就會(huì)很自然地把我的胳膊搭在身邊人的肩膀上，他們是兩個(gè)20出頭的男孩。我的手能感覺到他們因激動(dòng)而顫抖。在討論結(jié)束時(shí)，一位沒有問問題，但仔細(xì)聽了討論的病人走近我，低聲問我，這樣其他人就聽不見了：“你們這些科學(xué)家看到的是周圍的暗物質(zhì)，別人看不到……人們卻相信它。另一方面，我偶爾也會(huì)和我們的女士說話。為什么沒人相信我？” 這真的是希格斯玻色子嗎？ 新粒子的發(fā)現(xiàn)在全球引起了轟動(dòng)，沒有一份報(bào)紙不談?wù)摯耸，超環(huán)面儀器項(xiàng)目和緊湊渺子線圈項(xiàng)目發(fā)表的文章立即累積了數(shù)百條引用。在所有這些喧囂的庇護(hù)下，歐洲核子研究組織的檢查和驗(yàn)證工作仍在繼續(xù)。一種新的玻色子被發(fā)現(xiàn)了，但我們真的確定是它嗎？這一發(fā)現(xiàn)的官方聲明仍然保持著非常謹(jǐn)慎的語氣：它提到了一種希格斯型玻色子，也就是說，它與希格斯玻色子非常相似。謹(jǐn)慎是完全有道理的。像所有的玻色子一樣，希格斯玻色子也有整數(shù)自旋。但是這個(gè)粒子的一個(gè)基本特征是它的自旋為0，也就是說，它是一個(gè)標(biāo)量粒子。根據(jù)截至2012年7月收集的數(shù)據(jù)，我們還無法衡量這種旋轉(zhuǎn)，我們必須保持謹(jǐn)慎。如果我們發(fā)現(xiàn)了自旋1或2，我們就會(huì)遇到一個(gè)冒充者，它看起來像希格斯玻色子，但實(shí)際上不是。在我們確定這一點(diǎn)之前，我們不能給出任何明確的說法。 接下來是潛在異常的問題。發(fā)現(xiàn)的主要是玻色子衰變通道，超環(huán)面儀器和緊湊渺子線圈都沒有展示出令人信服的新粒子分解為底夸克或陶輕子的跡象。這里出現(xiàn)了其他問題。我們沒有看到這些事件，是因?yàn)槲覀冞沒有足夠的靈敏度，或者是賦予費(fèi)米子質(zhì)量的機(jī)制不同于布勞特-恩格勒-希格斯所預(yù)測(cè)的那樣？在這種情況下，我們應(yīng)該考慮發(fā)現(xiàn)了一種粒子，而不是標(biāo)準(zhǔn)模型預(yù)測(cè)的希格斯粒子的假設(shè)。 *后，大多數(shù)專家注意到，兩個(gè)實(shí)驗(yàn)都記錄了，在兩個(gè)光子的衰變通道中，發(fā)生的事件比預(yù)期的要多50%。像往常一樣，這種異？赡苁呛(jiǎn)單的統(tǒng)計(jì)隨機(jī)現(xiàn)象，它隨著新數(shù)據(jù)的積累注定會(huì)消失。這種類型的衰變是一種特殊的保護(hù)，因?yàn)樗鼘?duì)新物理的存在非常敏感。如果周圍有我們尚未發(fā)現(xiàn)的大質(zhì)量粒子，它們的存在可能會(huì)間接地顯現(xiàn)出來，從而改變這一過程。 這一切都讓許多人感到不安，有兩位年長(zhǎng)的紳士尤其如此：他們的名字是彼得??希格斯和弗朗索瓦??恩格勒。這兩人很清楚，他們等待多年的來自斯德哥爾摩的電話，將只會(huì)在超環(huán)面儀器項(xiàng)目和緊湊渺子線圈項(xiàng)目消除顧慮并且正式宣告之后， 正如現(xiàn)在不停涌現(xiàn)的文章和官方新聞稿。他們?cè)?964年的直覺只有在正確的情況下才能得到回報(bào)，也就是說，如果2012年發(fā)現(xiàn)的粒子具有標(biāo)準(zhǔn)模型希格斯玻色子的所有特征。 全年，大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)持續(xù)高效地產(chǎn)生碰撞，*終超過20 fb-1，F(xiàn)在有足夠的數(shù)據(jù)來驗(yàn)證所有這些潛在的異常現(xiàn)象。由于數(shù)據(jù)是上一輪的四倍多，這一信號(hào)得到增強(qiáng)并變得越來越清晰。現(xiàn)在，即使是在只包含少量事件的通道，也足夠進(jìn)行更詳細(xì)的研究并尋找任何異，F(xiàn)象。 首先，我們關(guān)注旋轉(zhuǎn)。這種機(jī)制很簡(jiǎn)單，在過去已經(jīng)使用了好幾次。為了測(cè)量不穩(wěn)定粒子（如希格斯玻色子）的這種特性，需要測(cè)量其衰變產(chǎn)物的角分布。來自母粒子衰變的電子、μ子和光子，按特征模態(tài)分布在空間中。根據(jù)母粒子的自旋是0、1還是2，它們的分布有很大的不同。結(jié)果呢？在所有的假設(shè)中，這個(gè)新粒子實(shí)際上是布勞特-恩格勒-希格斯所假設(shè)的標(biāo)量，這是迄今為止*可信的假設(shè)。 更復(fù)雜的是收集希格斯在底夸克或陶輕子中的衰變信號(hào)。有必要利用所有可用的數(shù)據(jù)，并進(jìn)一步提高分析的敏感性，以便在這些“重要的衰變”中看到**個(gè)微弱的跡象。希格斯玻色子必須與夸克和輕子耦合以獲得質(zhì)量，所以它也必須衰變成這些輕粒子。如果這種情況沒有發(fā)生，一顆真正的炸彈就會(huì)爆炸，因?yàn)槲覀儜?yīng)該假定，除了賦予*輕基本粒子質(zhì)量的希格斯玻色子之外，還有其他東西。這將是迄今為止所設(shè)想的標(biāo)準(zhǔn)模式的崩潰。 *終，*初的疑慮消失了。有了完整的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，超環(huán)面儀器和緊湊渺子線圈都清楚地表明，希格斯粒子與夸克和輕子的耦合沒有異常。這張圖表總結(jié)的結(jié)果，令人震撼地再現(xiàn)了與各種粒子質(zhì)量成比例的耦合，而這是在1964年就提出的假設(shè)。 然而，還有一些讓人緊張的問題，這些問題相當(dāng)尷尬，只有經(jīng)過數(shù)月的瘋狂工作才能得到解決。整個(gè)2012年，超環(huán)面儀器項(xiàng)目的工作人員都在質(zhì)疑質(zhì)量的測(cè)量。在標(biāo)準(zhǔn)模型中，希格斯玻色子的質(zhì)量是迄今為止*重要的參數(shù)，是唯一不是由理論決定的參數(shù)，必須以盡可能高的精度來測(cè)量。為了做到這一點(diǎn)，我們使用了兩種*清晰的衰變，這兩種衰變產(chǎn)生了*佳的分辨率：一種是兩個(gè)光子中的衰變，另一種是兩個(gè)Z玻色子中的衰變 —— 衰變成四個(gè)輕子。這是兩個(gè)獨(dú)立的衡量標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)該會(huì)得出相似的結(jié)果。這就是緊湊渺子線圈的結(jié)果，而超環(huán)面儀器得到了兩個(gè)不同的結(jié)果。這是可能發(fā)生的，但觀測(cè)到的兩個(gè)光子衰減值與四個(gè)輕子衰減值之間的大于3GeV的差異似乎太大了。雖然在超環(huán)面儀器項(xiàng)目中我們很難找到解釋，但一些理論家開始假設(shè)，在現(xiàn)實(shí)中，希格斯玻色子的“雙重態(tài)”已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)：一對(duì)具有相似質(zhì)量的粒子，與標(biāo)準(zhǔn)模型的規(guī)定沒有任何關(guān)系。*后，經(jīng)過數(shù)月的校核和無數(shù)次的分析，兩個(gè)值的差值降低到2.5 GeV —— 一個(gè)更符合實(shí)驗(yàn)誤差的值。終于塵埃落定了。 就在超環(huán)面儀器項(xiàng)目努力測(cè)量希格斯粒子質(zhì)量的幾個(gè)月里，緊湊渺子線圈項(xiàng)目因衰變?yōu)閮蓚(gè)光子的情況經(jīng)歷了一段瓶頸期。再加上，數(shù)據(jù)顯示希格斯粒子存在的信號(hào)存減弱了，就好像在新一輪的測(cè)試中，這個(gè)在2011年和2012年備受矚目的清晰信號(hào)已不復(fù)存在。在*初的困惑之后，我們的反應(yīng)是有條理的。我們?cè)俅螜z查了所有可能的錯(cuò)誤原因。例如，在夏天，加速器進(jìn)一步增加了堆積的條件，因?yàn)槲覀冏隽撕芏喔淖，我們可能已?jīng)錯(cuò)過了希格斯事件的很大一部分。一切從頭開始，從頭開始，從頭開始。*后，經(jīng)過八個(gè)月的焦慮和仔細(xì)的測(cè)試，我們得出了*簡(jiǎn)單的結(jié)論：沒有異常，只是統(tǒng)計(jì)上的波動(dòng)。在前10個(gè)fb-1（即直到2012年中期），我們記錄了一個(gè)正波動(dòng)，即希格斯玻色子比預(yù)期的更多；而接下來的10個(gè)fb-1（2012年底）出現(xiàn)了負(fù)波動(dòng)，信號(hào)變?nèi)。總的來說，結(jié)果正是標(biāo)準(zhǔn)模型所預(yù)測(cè)的那樣。所有那些認(rèn)為新物理學(xué)的**個(gè)跡象隱藏在雙光子衰變中的希望都必須暫時(shí)放棄。 2013年年初，當(dāng)我們確定地宣布這個(gè)新粒子是一個(gè)標(biāo)量，在各個(gè)方面都與希格斯玻色子相似時(shí)，*高興的是兩位年長(zhǎng)的同事，他們惴惴不安地跟蹤著這些進(jìn)一步分析的所有階段，F(xiàn)在再?zèng)]有疑問了：他們見證了我們是對(duì)的。 優(yōu)雅的禮服年 諾貝爾獎(jiǎng)的頒獎(jiǎng)過程相當(dāng)復(fù)雜，但效果非常好。獲獎(jiǎng)?wù)叩男纪ǔＴ?0月的第二周舉行，而頒獎(jiǎng)儀式則在一個(gè)固定的日期：12月10日，即阿爾弗雷德??諾貝爾的逝世周年紀(jì)念日，在斯德哥爾摩舉行。 分配機(jī)制早在一年前就開始運(yùn)作了，那時(shí)開始收集候選人的名字。每年秋天，不定量的國(guó)際知名科學(xué)家（通常為1 000人）會(huì)收到瑞典皇家科學(xué)院的一封信。信中還包括一份邀請(qǐng)函，在次年1月底前注明一個(gè)或多個(gè)申請(qǐng)人的姓名和說明。從次年2月開始，一個(gè)特別委員會(huì)正在起草**個(gè)非常大的名單，以提取出一些候選人的名單。這個(gè)問題由該學(xué)會(huì)指定的一組科學(xué)家來處理，在他們的決定中，與前幾年的諾貝爾獎(jiǎng)得主進(jìn)行的磋商也有重要的影響。*佳候選人的決選名單將于次年夏天出爐。然后開始第二輪保密磋商，從中獲得進(jìn)一步的資料，尤其是可能的否決權(quán)。在會(huì)議結(jié)束時(shí)，委員會(huì)在正式會(huì)議前通報(bào)了其方向，F(xiàn)在是10月初，從理論上講，即使這從未發(fā)生過，科學(xué)院也可能不會(huì)接受委員會(huì)的建議。無論如何，*后決定將在全體會(huì)議上討論并在不久之后宣布。 諾貝爾委員會(huì)的謹(jǐn)慎是眾所周知的：沒有經(jīng)過驗(yàn)證的結(jié)果不會(huì)發(fā)布，沒有經(jīng)過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的理論也不會(huì)發(fā)布。這就是為什么彼得??希格斯和弗朗索瓦??恩格勒要等這么久。但今年，每個(gè)人都希望這是他們的時(shí)刻。很明顯，他們的名字都在*受歡迎的候選人名單上，但比賽會(huì)一直持續(xù)到*后一刻。首先，獲獎(jiǎng)?lì)I(lǐng)域之間有一種非正式的輪換：粒子物理學(xué)、天體物理學(xué)和固體物理學(xué)，有時(shí)還會(huì)涉及其他研究領(lǐng)域。那么總要考慮的是，贏家*多可以有三名。事實(shí)上，阿爾弗雷德??諾貝爾的遺囑中提到要將諾貝爾獎(jiǎng)授予在物理學(xué)領(lǐng)域做出*重要發(fā)現(xiàn)或發(fā)明的人，但隨著時(shí)間的推移，這一規(guī)則被修改為授予三個(gè)人。因此，在那些研究對(duì)稱性或電弱斷裂機(jī)制的理論家中，除了希格斯和恩格勒，還有其他理論家的一席之地。 有人大膽宣稱委員會(huì)可以把第三枚獎(jiǎng)?wù)率谟铓W洲核子研究組織。我們應(yīng)該打破一個(gè)多世紀(jì)以來的傳統(tǒng)。*終規(guī)則已經(jīng)被改變過一次，而且還可能再次發(fā)生。研究機(jī)構(gòu)在不斷發(fā)展，遲早也會(huì)出現(xiàn)這樣的情況：即使是瑞典皇家科學(xué)院也會(huì)認(rèn)識(shí)到，當(dāng)研究成果來自數(shù)千人的合作成果時(shí)，將獎(jiǎng)項(xiàng)頒給個(gè)人科學(xué)家變得越來越困難。鑒于超環(huán)面儀器和緊湊渺子線圈兩個(gè)項(xiàng)目在大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)項(xiàng)目中的出色表現(xiàn)，所以這可能是正確的時(shí)機(jī)。那么，為什么不獎(jiǎng)勵(lì)能夠組織和協(xié)調(diào)這一巨大努力的國(guó)際組織呢？ 歐洲核子研究組織的許多人支持這一觀點(diǎn)，有些人甚至對(duì)瑞典皇家科學(xué)院*知名的成員施加某種形式的政治壓力。這些都是相當(dāng)笨拙的操作，可能會(huì)適得其反，不過它們注定會(huì)產(chǎn)生某種預(yù)期。 2013年10月8日是星期二，我們都在等待。宣布時(shí)間定于上午11點(diǎn)，屆時(shí)將有數(shù)百人聚集在實(shí)驗(yàn)室各個(gè)區(qū)域設(shè)置的屏幕前。男孩們一如既往地開玩笑說：他們得到了一些巧克力制成的諾貝爾獎(jiǎng)?wù)拢麄儼岩粔K獎(jiǎng)?wù)聮煸谖也弊由，和我合影留念。奇怪的是，這一宣布被推遲了，而且已經(jīng)有謠言流傳，關(guān)于第三枚獎(jiǎng)?wù)碌臓?zhēng)議正在進(jìn)行中：有人提議將它分配給歐洲核子研究組織，而且大話已經(jīng)傳開了。*后，發(fā)言人走進(jìn)房間，讓所有人安靜下來：獲獎(jiǎng)?wù)呤潜说??希格斯和弗朗索瓦??恩格勒。走廊里回蕩著歡快的歡呼聲，人們打開起泡酒的瓶塞，跳著舞慶祝。這一宣布并不令我感到意外：我就知道結(jié)局會(huì)是這樣。相反，當(dāng)發(fā)言人宣布動(dòng)機(jī)時(shí)，我的情緒出現(xiàn)了：“該理論已經(jīng)被歐洲核子研究組織的兩個(gè)項(xiàng)目組緊湊渺子線圈和超環(huán)面儀器的*新發(fā)現(xiàn)所證實(shí)！碑(dāng)我聽到我們實(shí)驗(yàn)組的名稱時(shí)，我明白我們所做的已經(jīng)創(chuàng)造了歷史。 第二天，我接到了弗朗索瓦??恩格勒的電話，他不給我時(shí)間恭維他：“你還記得我們的打賭嗎？” “做好準(zhǔn)備。讓我們一起去斯德哥爾摩吧。”因此，對(duì)我們來說，這成了優(yōu)雅禮服之年。在歐洲核子研究組織和比薩，他們?nèi)⌒ξ，因(yàn)槲視r(shí)不時(shí)地穿著正式的禮服出現(xiàn)在報(bào)紙或電視上，比大家通？吹降呐Ｗ醒澮獌(yōu)雅得多。我們從2012年9月的藍(lán)色套裝開始，當(dāng)時(shí)的共和國(guó)總統(tǒng)喬治??納波利塔諾邀請(qǐng)塞爾吉奧??貝托魯奇、法比奧拉和我到奎里納爾宮，給我們頒發(fā)一個(gè)榮譽(yù)獎(jiǎng)?wù)拢⒃陔娨暽蠈?duì)意大利所有學(xué)校的孩子們公開講話。 2013年4月，當(dāng)我們?cè)谌諆?nèi)瓦獲得基礎(chǔ)物理學(xué)獎(jiǎng)時(shí)，我們需要變得更加優(yōu)雅。儀式包括男士的燕尾服和女士的長(zhǎng)裙。該獎(jiǎng)項(xiàng)是世界上*重要的獎(jiǎng)項(xiàng)之一，由于發(fā)現(xiàn)了希格斯玻色子，該獎(jiǎng)項(xiàng)授予了七人，媒體將我們重新命名為“偉大七杰”。林恩??埃文斯、吉姆??維爾迪、法比奧拉??賈諾蒂、喬??因坎德拉、彼得??詹尼、米歇爾??德拉??內(nèi)格拉和我分享300萬美元獎(jiǎng)金，這是對(duì)物理學(xué)充滿熱情的俄羅斯億萬富翁尤里??米爾納，決定每年頒發(fā)給那些為基礎(chǔ)知識(shí)的進(jìn)步做出貢獻(xiàn)的科學(xué)家們的基金。當(dāng)宣布獲獎(jiǎng)的電話打來時(shí)，每個(gè)人都想到了一個(gè)笑話。我是在東京巡回演講時(shí)接到的電話。當(dāng)時(shí)我在一家日式傳統(tǒng)餐館吃飯，那種你雙腿跪坐吃飯的餐館。為了不被打擾，我準(zhǔn)備離開餐館，起身花了好一會(huì)兒工夫。 歐洲核子研究組織打電話告訴我這個(gè)消息時(shí)，喬??因坎德拉笑得很開心，F(xiàn)在我們?cè)谶@里，在日內(nèi)瓦會(huì)議中心。與奧斯卡獎(jiǎng)得主摩根??弗里曼一起，他也將出席今晚的儀式。頒獎(jiǎng)典禮還包括對(duì)著名的劍橋科學(xué)家史蒂芬??霍金的表彰，他多年來一直在與可怕的疾病做斗爭(zhēng)。在頒獎(jiǎng)典禮之前，在貝爾格日內(nèi)瓦酒店會(huì)有一場(chǎng)晚宴。坐在我旁邊的是弗里曼，他是我*喜歡的演員之一。我發(fā)現(xiàn)，除了其他事情之外，他對(duì)物理學(xué)有一種真正的好奇心，我們寒暄了幾句之后，花了幾個(gè)小時(shí)討論暴脹、多重宇宙和額外維度。 *后，我們發(fā)現(xiàn)自己站在500位賓客面前，身穿紅色長(zhǎng)裙的法比奧拉與身著黑色和白色燕尾服的6位男士形成了鮮明對(duì)比。我們一個(gè)接一個(gè)地認(rèn)出了為我們鼓掌的人的面孔。有很多來自這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的年輕人，他們工作在希格斯粒子分析的前沿。還有許多早期的朋友，超環(huán)面儀器和緊湊渺子線圈的先驅(qū)，以及許多建造和運(yùn)行大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)的物理學(xué)家和工程師。唯一遺憾的是史蒂夫??邁爾斯沒有入選。由于一個(gè)難以理解的原因，頒發(fā)該獎(jiǎng)項(xiàng)的委員會(huì)認(rèn)為他不值得認(rèn)可。就我個(gè)人而言，我認(rèn)為這是極大的不公正。 12月10日在斯德哥爾摩，優(yōu)雅達(dá)到了頂峰，我們必須穿著燕尾服參加諾貝爾頒獎(jiǎng)典禮，并與瑞典國(guó)王共享晚宴。 *后，盡管我在頒獎(jiǎng)典禮前夕很焦慮，但漢斯??奧爾德的裁縫工藝很好，燕尾服完美地貼合我的身材，我終于可以松一口氣了。我、吉姆??維爾迪、彼得??詹尼和喬??因坎德拉打扮得像企鵝，我們都笑了。我們心情很好，在這里為這兩位朝氣蓬勃的伙計(jì)慶祝。他們現(xiàn)在的興奮之情溢于言表。就連平時(shí)沉默寡言的彼得，也成了一名健談?wù)。宴?huì)上輪到他發(fā)言了，他講得很好。在典禮結(jié)束的時(shí)候，他在各個(gè)大廳之間輕松地閑逛，說著玩笑話，拍拍別人的后背：一個(gè)真正的蛻變。我們一起拍了合照，我在他和弗朗索瓦中間，三人都有點(diǎn)醉意，這是我對(duì)那個(gè)難忘的夜晚*珍貴的回憶之一。 宇宙的起源 希格斯玻色子的發(fā)現(xiàn)是科學(xué)史上的一個(gè)里程碑。現(xiàn)在我們可以真正地重現(xiàn)大爆炸后幾分鐘發(fā)生的事情，那時(shí)希格斯標(biāo)量場(chǎng)將自己安置在整個(gè)宇宙中，占據(jù)所有地方，直至*遙遠(yuǎn)的角落。僅僅過了十億分之一秒，一些事情發(fā)生了，它將決定這個(gè)物體的命運(yùn)，在接下來的數(shù)十億年里，它仍然在發(fā)光。 就在那一刻，無數(shù)希格斯玻色子在凝聚，在一個(gè)無所不在的場(chǎng)中永遠(yuǎn)地結(jié)晶：希格斯場(chǎng)。在那一刻之前，希格斯玻色子還在以光速運(yùn)動(dòng)。在此之前，電磁力一直與弱力齊頭并進(jìn)，與弱力截然不同。對(duì)于不與希格斯場(chǎng)相互作用的光子來說，一切都和以前一樣。另一方面，W玻色子和Z玻色子仍然被包圍在場(chǎng)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中，質(zhì)量如此之大，以至于它們無法將微弱的相互作用傳播到*微小的亞核距離之外。*后，即使是基本粒子也因與場(chǎng)的相互作用而不同，從而獲得了不同的質(zhì)量。 轉(zhuǎn)眼間，一切都永遠(yuǎn)改變了。由于這種微妙的機(jī)制，物質(zhì)獲得了我們所熟悉的特性。電子所獲得的特定質(zhì)量將允許它們穩(wěn)定地圍繞原子核運(yùn)行，這樣就可以形成原子和分子。正是這一機(jī)制，產(chǎn)生了巨大的氣體星云，*初的恒星和星系由此誕生，行星、太陽系直到**個(gè)生命有機(jī)體，逐漸變得越來越復(fù)雜，*后輪到我們。如果沒有弱電真空，沒有這個(gè)薄薄的支架支撐著我們稱之為宇宙的巨大物質(zhì)結(jié)構(gòu)，這一切都不可能發(fā)生。 如果服務(wù)了數(shù)十億年的希格斯玻色子，在任何一個(gè)給定的日期如“明天早上5點(diǎn)45分或在20億年后”突然疲倦或擺擺手臂罷工，整個(gè)宇宙將消失在一個(gè)巨大的能量泡中。 隨著希格斯玻色子的發(fā)現(xiàn)，我們慶祝科學(xué)的又一次成功。今天，我們可以說我們開始了解導(dǎo)致電弱對(duì)稱性破缺的機(jī)制。這是標(biāo)準(zhǔn)模型的又一次勝利，也是一個(gè)充滿問題的勝利。 事實(shí)上，我們已經(jīng)知道，遲早我們會(huì)發(fā)現(xiàn)一個(gè)更普遍的理論，它將在更大的能量尺度上解釋物質(zhì)，并將標(biāo)準(zhǔn)模型作為一個(gè)特例。我們知道，我們的許多確定性將在比迄今為止探索的更高能量下崩潰。標(biāo)準(zhǔn)模型將會(huì)被打破，新的相互作用或新的粒子將會(huì)被發(fā)現(xiàn)，這些將會(huì)揭示一些仍然懸而未決的重大問題：暴脹、引力的統(tǒng)一、暗能量。 這一切將在多大的能量范圍內(nèi)發(fā)生？ 多年來，科學(xué)界一直在思考這個(gè)問題，希格斯玻色子的發(fā)現(xiàn)讓這個(gè)問題重新煥發(fā)了活力。我們正處于一場(chǎng)科學(xué)革命之中，這場(chǎng)革命的輪廓也許只有在幾十年后才會(huì)變得更加清晰。
宇宙的不完美進(jìn)化 作者簡(jiǎn)介
作者簡(jiǎn)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(duì)撞機(jī)項(xiàng)目專家組成員，參與并領(lǐng)導(dǎo)多項(xiàng)重要物理研究項(xiàng)目。獲得眾多專業(yè)獎(jiǎng)項(xiàng)認(rèn)可，包括基礎(chǔ)物理學(xué)獎(jiǎng)、費(fèi)米獎(jiǎng)，并榮獲意大利總統(tǒng)榮譽(yù)勛章。本書獲得2017年意大利伽利略科學(xué)普及獎(jiǎng)。 譯者簡(jiǎn)介 何皓婷 青年譯者，畢業(yè)于北京外國(guó)語大學(xué)意大利語專業(yè)，取得文學(xué)學(xué)士及管理學(xué)學(xué)士雙學(xué)位。
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