第216封信:一张名片写下人类文明（2）世界是能量的

今天内容的重点是通过一个事例，了解表象下的真实。这个事例还是沿着昨天谈到的用一张名片概括文明成就这个思路展开。
很多文明的成就是不能用公式表述的，不过可以用简短的话说清楚。今天就聊聊我认为最重要的一句话，世界是能量的——它概括了物理学的最新成就以及我们对宇宙最深刻的理解。

听到这句话你可能会觉得奇怪，不是说世界是物质的么？没错，老师过去就是这么教我们的，我们也是这么学的。我们都知道，世界是由分子构成的，而分子是由原子构成的，它们都是实实在在的物质。但是接下来人们不禁要问，原子又是什么构成的呢？

100多年前，物理学家们一直想搞清楚这个问题的答案。但是原子太小，根本看不见，也无法用任何仪器直接看到。正当大家束手无策时，著名的物理学家、诺贝尔化学奖获得者卢瑟福想到了一个间接的方法，解决了这个难题。

卢瑟福的方法说起来很简单。我们不妨先打一个比方。假如我们想知道一个草垛子里面到底有什么东西，它是实心的，还是空心的，然后我们又无法打开它去看，怎么办呢？

一个办法是用一挺机关枪对它进行扫射。如果所有子弹都被弹了回来，那么我们就知道这个草垛子是实心的。如果所有子弹都穿过去，并且没有改变轨迹，那么这个草垛子应该就是空心的了。

卢瑟福把原子想象成这个打不开的草垛子，不过“扫射”用的是一把特殊的枪——α射线。卢瑟福用α射线轰击一个金箔做的靶子。如果所有的α粒子都被弹回来，那么说明原子是实心的；如果所有的α粒子都穿过了金箔靶，打到了靶子后面放置的感光胶片上，那么就说明原子内部是空心的。至于为什么卢瑟福使用金箔，那是因为金原子“个头”比较大，而且金箔可以做得很薄。

有意思的是，卢瑟福的实验数据表明，大部分α粒子是按照原来的轨迹穿过了金箔靶，还有一些拐了弯四处乱溅。这说明原子核内部既不是完全空心的，也不是完全实心的，而是大部分地方是空心的，但有一个很小的实心内核。

卢瑟福由此推断出原子的模型是原子核加上周围的电子。再以后，物理学家们进一步发现原子核是由质子和中子构成的。但是这两种粒子又是由什么构成的呢？

到了上个世纪60年代，科学家们提出并且证实了夸克模型，即质子和中子是一种叫夸克的更基本的粒子构成。这项成果也被授予了1969年的诺贝尔物理学奖。至此，一切结论似乎都证明世界是物质的。

但是人类探求未知的好奇心总是不断的，大家肯定又要问，夸克是由什么构成的，是不是由更小的粒子构成的呢？

于是，科学家又想到了卢瑟福当年的老办法，使用更高速的粒子轰击夸克，看看里面到底有什么。让所有科学家惊诧的是，夸克内部空无一物！也就是说夸克不可再分了。后来进一步证实，夸克只是一种旋转的能量圆锥，也就是说，世界除了能量，其实空无一物。

至此，大家可能会觉得这个结论有点毁三观了，因为它和我们的直观认知不一样。在我们看来，我们的世界是实实在在的，看得见摸得着，而能量却是虚无缥缈的。如果世界是能量的，那么为什么基本粒子会有质量，世界万物会有形状、体积，这些又如何解释？

后来苏格兰爱丁堡大学的物理学家希格斯提出了一个假设——宇宙中存在一种特殊的场（或者说一种力量），如同一种胶把这些纯能量的东西固定在一起，它赋予了宇宙基本粒子的质量、体积和形状。

这个理论如此地完善，以至于它不仅解释了质量、体积和形状从哪里来，也解释了为什么爱因斯坦相对论讲的质量能够转化成能量（原子弹就是根据这个原理造出来的），为什么物体接近光速时质量会急剧增加，为什么宇宙能够诞生于一个温度非常高的能量质点。

但是，任何理论成立都需要有实验验证，否则只能算是假说。事实上，希格斯虽然是欧洲人，但是一开始欧洲的物理学杂志拒绝发表他的论文。于是他只好寻求在美国发表，他的论文（只有两页纸）引起了物理学界的轰动。

为了证实它，美国和欧洲展开了一场几十亿美元的实验竞赛。尤其是欧洲，当初拒绝了希格斯的论文，后来又花了几十亿美元来证实它，这恐怕是希格斯无论如何也没有想到的。

接下来大家会问，场这个东西看不见、摸不着，怎么证实？在物理学上，场总是和粒子（玻色子）相对应的。只要证明了希格斯玻色子的存在，就能证明希格斯场的存在，然后很多宇宙的奥秘将会就此揭开，因此有人又将希格斯玻色子称为“上帝的粒子”，表示它如同上帝造宇宙时用来固定万物的胶。

至于如何找到这个粒子，简单地讲就是用高能量的质子束撞出来，为此需要一个巨大的强子对撞机，于是欧洲和美国都投入巨资建造高能加速器。

美国的实验是在芝加哥大学所属的费米实验室进行的，它是一个周长达10 公里的回旋加速器。遗憾的是它还不够大，没有能撞出希格斯玻色子来，这样全世界都把希望寄托在欧洲核子研究中心上，因为那里有一个直径达25公里的超级加速器。

2012年，利用这个超级加速器，找到了希格斯玻色子，并得到了反复验证。一年后，希格斯和恩格勒获得了诺贝尔奖。至此，宇宙物质构成的奥秘算是解开了。因此，我们可以用世界是能量的，概括从原子论、相对论、宇宙大爆炸到希格斯理论。

现在让我们回到138亿年前宇宙开始时的情景。那是一个温度近乎无穷高、体积无穷小的能量质点，不仅没有物质，没有信息，而且连物理学的规律都不成立。然后这么一爆炸，炸出了我们的这个宇宙，而物理学的各种规律让宇宙形成星球，形成生命，进化出我们。

在文明开始之后，人类仅仅花了一万年的时间，就了解清楚了我们一百多亿年来宇宙构成的规律，从掌握规律的速度来看，人类相当伟大。然而和广阔和绵长的时空相比，我们的生命又是如此地短暂，我们的个体又是如此地渺小。

我们今天还了解到宇宙中的万物都有新生和死亡，我们的星球也不例外。整个宇宙还在加速膨胀，不会回头，所有的星球都在远离我们而去。

100亿年之后，即便我们的文明程度可以殖民外星球，使得我们的文明可以延续，那时我们的后代再仰望天空时，宇宙是死一般的寂静，没有一丝星光，因为一切发光的恒星都远去了。

他们或许能够捡到我们留给他们的这张名片，他们知道在100亿年前我们就知道了宇宙的宿命。因此，趁着现在有满天繁星的时候，活好当下吧。

讲回到今天的主题，物质世界是我们看到的表象，能量才是本质！科学家们做的事情，在很大程度上是寻找表象后面的本质。其实在我们的生活中也需要学会剥离表象，寻找本质。

几周前一个朋友和我抱怨他女儿找的男朋友，说那个男生对他的女儿特别抠门，两个人逛街逛到下午六点钟，都不肯请女生吃顿饭，经常开着女生的车，到了没有油要加油的时候，就把车还给女生。

我告诉他，你女儿的这个男朋友恐怕根本不爱她。花钱是表象，感情是本质。通常女生不为男生花钱，不一定说明没有感情，但是如果女生为男生花钱，说明真动了感情。反过来，男生为女生花钱，未必有感情，但是不花钱，一定没有感情。这就是钱和感情之间表象和本质的关系。