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爱丁堡艺术节2010之三十二:宇宙大爆炸的前前后后Frank Close & Ian Sample (爱丁堡图书节)

Frank Close & Ian Sample
The God of Exceptionally Small Things
Edinburgh International Book Festival
Saturday 28 August 4:00-5:00pm
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Frank Close 是量子物理学家、牛津大学教授,还是一位科普作家,他的新书 Antimatter 讲的是神秘的“反物质”(antimatter)。Ian Sample 是《卫报》的科学记者,他的新书 Massive 是一部科学历史书,追述所谓 God Particle 的发现过程。两位的特长是能把复杂的科学假说和枯燥的科学历史讲得井井有条,栩栩如生。

2010-09-02.Antimatter, by Frank Close

根据我们已经拥有的知识,在宇宙大爆炸的一瞬间,巨大的能量同时转化为物质(matter)和反物质(antimatter),我们都是由物质组成,物质如果遇到与之相对的反物质,将会导致两者同时消失,同时释放巨大量能。然而大爆炸之后产生了等量的物质和反物质之后,反物质就不见了,Frank Close 说科学家们无法解释那些反物质去哪儿了。反物质并不神秘,欧洲量子物理实验室(CERN)就在制造反物质,这就是丹•布朗的《天使与魔鬼》的基础了。但是Frank Close 指出,这里面的数字是很重要的,20克反物质氢离子就有一颗原子弹的能量这是没错,但是目前CERN每小时能制造2000个反物质氢离子,假设能提高到每秒2百万个,要生产20克得花100亿年,用量子物理学们的语言,这是“not trivial”,即不可能实现的。即使等得起,生产这么多反物质所需要的能量也早就超过一颗原子量的能量了。

2010-09-02.Massivem by Ian Sample

Ian Sample 的新书 Massive 是一部科学历史书,也是一本科普读物。所谓的 God Particle 是媒体给的名字,量子物理界被称为 Higgs Boson,其中的 Higgs 就是爱丁堡大学的荣休教授 Peter Higgs了,Ian Sample 讲述了他第一次来到爱丁堡采访 Peter Higgs 的故事。当然这个 Higgs Boson 的发现者其实同时有好几个,Ian Sample 一一追踪了这些科学家的故事。Higgs Boson 被认为在宇宙大爆炸初期出现,但从没有找到过。2008 CERN在日内瓦建造的地下环形加速器LHC第一次启动,吸引了大批媒体的关注,就是因为用这台加速器能在找到所谓的 God Particle。

这场讲座的提问中,最有意思的是一个哲学问题:大爆炸是怎么发生的?在大爆炸之前有什么?Frank Close 给了比较清晰的回答:大爆炸之后出现了时间、物质和我们所知道的一切物理规律,所谓大爆炸,是在这一点之后,人类可以理解在宇宙中发生了什么,在这之前的一切,我们目前无法理解。而且要知道所谓“之前”、“之后”是时间概念,这一概念只有在大爆炸之后才有,大爆炸并不是在一个线性的时间轴上的某一点,可以说是时间的起点,起点“之前”是什么我们不知道。

恰好今天英国量子物理学家霍金(Stephen Hawking)发表“宇宙大爆炸不需要上帝”的言论,其实是他的新书 The Grand Design的宣传。上面 Frank Close 给出的宇宙爆炸的解释,是现在普遍接受的观点。但是大爆炸如何发生,科学和宗教都有解释空间,宗教人士可以说是上帝(广义的上帝、一种超级的存在)引发了宇宙大爆炸,科学家们则推出了多种理论试图解释,string theory是其中之一,霍金认为,在 string theory 基础上产生的 M theory,已经足以解释宇宙大爆炸的发生,所以就不需要用上帝来解释了。当然这只是一种假说,不是所有的量子物理学家们都同意这种解释。

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