粒子物理學

如果你不停地把一塊物質切成越來越小的碎片——把磚切成顆粒，把顆粒切成分子，把分子切成原子——最終會切到一些東西，就我們目前所知，它們再也切不開了。粒子物理學研究的，正是自然界這些最小的構件，以及讓它們相互推拉、彼此結合、相互轉化的那些力。它回答的是一個非常古老的問題：萬物歸根結底由什麼構成，又是什麼把它們維繫在一起？

更確切地說，粒子物理學研究的是基本粒子——沒有已知內部結構的對象，比如電子和夸克——以及它們如何通過少數幾種基本力相互作用。由於這些粒子太小、根本看不見，物理學家便在加速器中讓它們以巨大的能量相撞，在探測器裡觀察碎片，或者捕捉從太空飛來的粒子。整個領域也常被稱為高能物理，因為要抵達最小的距離就需要最高的能量，這種聯繫並非偶然，而是有深刻原因的。

這之所以重要，是因為從某種真實的意義上說，粒子物理學是其他一切自然科學之下的地基：化學、材料、生物、天文，都建立在同樣這一小撮粒子和力的行為之上。它目前最好的總結——標準模型——是人類建立過的檢驗得最精確的理論之一。但粒子物理學對自己解釋不了的東西也很坦誠——它對量子層面的重力、對暗物質、對宇宙為何由物質而非反物質構成，都無話可說——所以這個領域既關乎已有的答案，也同樣關乎尚未解開的問題。