作為天然加速器的早期宇宙（the early universe as a natural accelerator）

當物理學家想研究極端能量下的粒子時，他們會建造一台對撞機，把粒子狠狠地撞在一起。但早期宇宙免費地、處處地、一齊地做了這件事。在大霹靂之後最初那極短的幾分之一秒裡，一切都熱得、密得難以想像，而在物理學裡，熱不過就是充滿能量的運動。那團原初火球裡的粒子，正以遠遠超過我們最大加速器所能企及的能量彼此猛撞。從一種實在的意義上說，年幼的宇宙是有史以來最強大的粒子加速器。

關鍵的想法是：溫度和粒子能量是同一件事的兩種說法。一鍋粒子越熱，它們撞得就越狠，所以早期宇宙是一座天然的實驗室，僅憑它熱，就一次性地把所有粒子物理實驗都跑了一遍。它一邊膨脹一邊變冷，一級一級地掃過一道又一道能標：在最高的能量上，是我們只能在理論中揣測的奇異過程；稍晚一些，在我們對撞機幾乎能觸及的能量上，是希格斯場開啟、賦予粒子質量；再晚一些，是夸克結合成質子和中子；最終是原子核與原子的形成。每一個降溫階段，都是一章在整個宇宙尺度上演出的粒子物理。

這正是粒子物理與宇宙學如此深深交纏的原因。早期宇宙拿起粒子物理的定律，在我們機器無法達到的能量上運行了它們，然後留下了至今仍可解讀的化石——輕元素的豐度、宇宙微波背景中的圖案、暗物質的多少、物質比反物質殘餘的盈餘。透過研究這些遺物，物理學家拿粒子物理的理論，去對照那個任何實驗室都無法匹敵的唯一實驗來檢驗；反過來，粒子物理的每一步進展，都讓我們關於宇宙最初時刻的故事更加清晰。