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图6-1-2 物理理论统一的“高能”公路及大爆炸宇宙模型
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大自然是如此奇妙，巨大浩渺的宇宙居然是起源于一个小得不能再小的奇点！而现在，理论物理学家们奔向统一的孜孜以求的目标正是指向那个奇点，指向万物之本源——时间的奇点。
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从图6-1-2中也可以看出，我们的现代加速器技术所具有的能量级别还很低，大约是104GeV，比发现希格斯粒子的位置稍高一点。图中右下角罗列了一部分目前为止发现的粒子。人类也许自以为发现了很多大自然的奥秘，现代科技如此发达，统一理论应该指日可待了。但看了这张图之后，你可能才恍然大悟，原来我们还差得很远啊！
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我们距离大统一理论及量子引力时代，的确还差得很远。并且中间还隔着一段漫长的未知“沙漠”。那沙漠中会有些什么呢？不探索是不知道的，即使有人弄出一个理论，预言了沙漠中的秘密，也仍然需要实验的验证。因此，人类仍然孜孜不倦地思考、工作，提高加速器的能量，发现更多的粒子，探索那一大片新沙漠。
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不过，话说回来，没有任何人造的粒子加速器能比得过大自然的力量。我们所追求的目标——能量极大的统一高能公路的终点，实际上就是宇宙之初，时间的起点。根据宇宙学的大爆炸理论，宇宙是由一个密度极大、温度极高的太初状态演变而来的。在大爆炸开始的最初几分钟内，已经生成质子、中子、中微子等，还合成了某些原子核。差不多走到了我们现在高能技术的水平。那么，多研究一些宇宙爆炸早期发生的事情，统一理论将会受益匪浅。因此，有时也将大爆炸理论称为宇宙学中的“标准模型”。
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读者可能会想，大爆炸已经发生了138亿年之久，我们又如何抓住那遥远过去的大爆炸短短一瞬间呢？我们现在所看到的，是爆炸发生了138亿年之后的宇宙啊！
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上面的说法不全对，我们现在看到的，只是爆炸发生了138亿年之后的宇宙吗？不仅仅是这样。要知道，光线传到我们地球上，是需要时间的。地球距离太阳是8min的光程，即光线从太阳传到地球需要8min的时间。也就是说，我们看到的太阳是它8min之前的样子。8min很短，太阳的变化可能不大，但是如果考虑一个距离我们很远的星系，那就不能小看这个差别了。
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我们太阳系所在的银河系，有一个比它大好几倍的邻居，叫作“仙女星系”。2005年，天文学家测定它到地球的距离大约为250万光年。那就是说，我们观察到这个星系的形态已经是它250万年之前的样子了。换个角度来说，如果在这个星系中有某一个高等生物观察我们地球的话，他绝对看不见我们地球上如此发达的文明社会，他观察到的应该是250万年之前的地球。因此，我们观测到的天体越遥远，便越可能窥探到古老的过去。通过观察遥远的星系，我们有可能研究星系，乃至宇宙最早期的形成过程。
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此外，大爆炸之后发生的许多现象，也在现在的宇宙中留下一些蛛丝马迹。微波背景辐射就是最典型的例子。物理学家认为，微波背景辐射是大爆炸后38万年左右那段时间遗留下来的辐射热，是来自宇宙初期的“最古老的光”。对这种“背景光”的研究和测量，给予我们很多关于早期宇宙的信息。
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近些年被天文学家们观测到并确认存在的暗物质和暗能量使人们困惑，但也是大自然提供给我们的重要信息。对这两类未知事物的探索、研究，直到最后破解，必将使我们在统一的大道上迈进一大步。
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爱因斯坦与万物之理：统一路上人和事 [:1700970789]
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爱因斯坦与万物之理：统一路上人和事 2．世界为什么是这个样子
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世界为什么是现在这个样子，而不是别的状态？从物理学的角度思考这个问题，带给我们很多疑问。现代物理理论是建立在对称理论的基础上，比如说，宇宙的早期没有星球，没有原子、分子、电子，整个世界是混沌的一团，现有的四种相互作用力也表现为一种统一的形式。也就是说，在大爆炸后的极早期，宇宙是完全对称的，作用力是统一的，之后为什么会分裂成四种不同的相互作用呢？
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这是因为自发对称破缺在宇宙演化中扮演了一个重要的角色。
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对称破缺是我们现在的宇宙起源和存在的原因。时间和空间、天体、物质、生命、大自然，世界上的一切，都是对称破缺的产物。
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图6-2-1 大爆炸后，由于不断的自发对称破缺而形成现在的宇宙
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如图6-2-1所示，大爆炸发生之后，随着温度下降，对称破缺导致引力作用首先分离出来，然后是强作用力的分化，剩下了弱电统一。当宇宙继续变冷，弱电统一也开始破缺，形成现在我们熟知的四种力。再后来，宇宙开始了大范围的变化，由于对称性自发破缺形成了各种基本粒子，基本粒子又由于各种力的相互作用而结合成更为复杂的原子、分子、星球、星系等，直到产生生命，最终成为了现在所观察到的宇宙图景。
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宇宙中正物质和反物质的数量比例是另一个使物理学家们困惑的问题。
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自从狄拉克将正电子的假设带进了物理学，人们对物质世界的思考便多了一个方向：反物质和反世界。狄拉克曾经猜测，宇宙中完全有可能存在由反物质组成的星球。
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因为正反物质相反而奇特的性质，并且一旦相遇便会两者湮灭并释放出高能光子，由此激发了人们的想象，也给予科幻小说家极大的驰骋空间，诞生的此类科幻文学作品不胜枚举。事实上，科学家们也的确观测到了诸多反粒子存在的证据。安德森于1932年证实了正电子的存在；1955年，赛格雷和张伯伦发现了反质子；第二年，美国物理学家考克发现了反中子。这些反粒子的发现记录使物理学家们渴求发现真正由反粒子构成的反物质——反原子，但从来没有在实验室及天文观测中发现它们的迹象。到了20世纪末，有物理学家等不及了，心想，抓不到天外来客没关系，那就人为地制造出反物质来吧。于是，他们在1995年，利用欧洲核子中心的反质子环，成功地制备出了9个反氢原子。这区区9个原子，寿命极短，但当时却让大家兴奋一时。
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不过，我们的世界中万事万物都只是由正物质，即我们通常所说的电子、中子、质子、夸克等构成的。在物理学中所做的实验中，正反两种粒子总是成对地产生或湮灭，如果说创世之初，当宇宙开始的时刻，一切都是对称的、中性的话，后来也应该产生等量的物质和反物质。如狄拉克预见的，有可能存在反物质组成的星球。但是，狄拉克这一次的预言落了空。我们放眼望去，一直望到我们能够看到的整个宇宙，也只是看见与我们的世界相类似的“正物质”组成的天体。为什么大爆炸后形成的世界中只有这些正物质而没有反物质呢？成对产生的另一种反粒子到哪儿去了？我们当然并不欢迎它们回来，因为那样会与我们的世界“湮灭”而毁灭一切。但是，科学家们对大自然的好奇心使他们直到现在也总在思考着这个问题。物理学家认为这也是由自发对称破缺造成的，但这种对称破缺的机制一直是亚原子物理学的一个谜团。2008年诺贝尔物理学奖得主中的两位日本本土物理学家小林诚和益川敏英在这个方向上迈出了第一步。
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