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

当物理学家想研究极端能量下的粒子时，他们会建造一台对撞机，把粒子狠狠地撞在一起。但早期宇宙免费地、处处地、一齐地做了这件事。在大爆炸之后最初那极短的几分之一秒里，一切都热得、密得难以想象，而在物理学里，热不过就是充满能量的运动。那团原初火球里的粒子，正以远远超过我们最大加速器所能企及的能量彼此猛撞。从一种实在的意义上说，年幼的宇宙是有史以来最强大的粒子加速器。

关键的想法是：温度和粒子能量是同一件事的两种说法。一锅粒子越热，它们撞得就越狠，所以早期宇宙是一座天然的实验室，仅凭它热，就一次性地把所有粒子物理实验都跑了一遍。它一边膨胀一边变冷，一级一级地扫过一道又一道能标：在最高的能量上，是我们只能在理论中揣测的奇异过程；稍晚一些，在我们对撞机几乎能触及的能量上，是希格斯场开启、赋予粒子质量；再晚一些，是夸克结合成质子和中子；最终是原子核与原子的形成。每一个降温阶段，都是一章在整个宇宙尺度上演出的粒子物理。

这正是粒子物理与宇宙学如此深深交缠的原因。早期宇宙拿起粒子物理的定律，在我们机器无法达到的能量上运行了它们，然后留下了至今仍可解读的化石——轻元素的丰度、宇宙微波背景中的图案、暗物质的多少、物质比反物质残余的盈余。通过研究这些遗物，物理学家拿粒子物理的理论，去对照那个任何实验室都无法匹敌的唯一实验来检验；反过来，粒子物理的每一步进展，都让我们关于宇宙最初时刻的故事更加清晰。