伏爾泰的微笑
費內—伏爾泰鎮，2011年11月28日
我早上6點30分就起床了。今天是個特殊的日子。決定性的時刻將在上午9點到來，那時我將站在歐洲核子研究組織（CERN）總干事法比奧拉的面前。我們是希格斯玻色子的獵人，它是物理學史上最難以捉摸的粒子之一。媒體稱它為“上帝粒子”，其他人則將其重新命名為物理學的“圣杯”，因為幾代科學家進行的所有研究都未搜尋到希格斯玻色子的蹤影。我相信，我們已經把它圈住了。
現在我只需要一杯咖啡，而且是特濃咖啡。我從意大利帶來的老摩卡咖啡機已經開始發出一連串我熟悉的嘶嘶聲和喃喃聲。和往常一樣，我醒來第一件事就是在電腦上查看“寶寶”的狀態。這是我們給緊湊渺子線圈（CMS）[3]取的昵稱，這個由14000噸鋼鐵和電子設備組成的“野獸”由我負責，它在地下100m深、距這里10km遠的地方，安靜地采集著數據。
我是緊湊渺子線圈的發言人，這個實驗項目的發言人，在大型國際合作中協調集體工作、組織研究。成千上萬從事研究和校驗工作的科學家們來自地球各個角落，跨越了所有時區，他們長期以來都在擔心，一場愚蠢的事故可能會浪費多年的工作成果。
法比奧拉領導著另一項實驗——超環面儀器（ATLAS）[4]，我們之間的競爭非常激烈。我們已經好幾個月沒睡好覺了。圖表中的小信號、指示、異常會在我們的電腦上持續出現幾天，它們會經受一周的檢驗，或是兩周。然后，正當我們要開始相信結果的時候，它們卻無情地消失在了背景噪聲的波動中。這是一項令人沮喪的工作，充斥著不間斷的檢查和驗證、沒完沒了的緊張和波動的情緒。
當我五年前加入這個實驗的管理時，盧恰娜和我從比薩搬到了這里。我們一起決定住在費內—伏爾泰鎮，這是一個圍繞著偉大哲學家的房產而建的法國小鎮。從臥室的露臺上，我們可以看到伏爾泰書房的窗戶，書房位于山中的城堡里。就是在那間屋子里，伏爾泰創作了《老實人》[5]。在那里，他接待了亞當·斯密和賈科莫·卡薩諾瓦等客人。一條林蔭大道從城堡直接通往萊芒湖。每當法國的審查制度變得更加激進時，伏爾泰就坐上馬車沿著林蔭大道駛去——他要搬到日內瓦住幾個月，一旦事情平息下來，他就回來。
費內—伏爾泰鎮戰略性地坐落在一個三角形的中心，這個三角形的頂點定義了我在這里的大部分生活。其中一個頂點是歐洲核子研究組織的所在地，我的辦公室和緊湊渺子線圈的總部也在此處。另一個頂點是五處，也就是P5，探測器就在這里，位于侏羅山脈斜坡上的一個小鎮——賽西。最后一個頂點是日內瓦這個國際化小城市，居住著來自180個不同民族的20萬居民，有極其豐富的文化生活。
大型強子對撞機（Large Hadron Collider）就在這下面。大型強子對撞機是世界上最強大的粒子加速器，它在日內瓦附近的法國和瑞士交界處地下27千米的地方運行。它在地下畫了一個巨大的圓圈，穿過侏羅山脈的斜坡到達湖岸。在這里，在我們的腳下，數千億的質子被加速到與光速無異的速度，然后與相反方向運行的其他質子碰撞。質子是構成原子核的微小粒子，與我們的日常生活相比，它們碰撞產生的能量微不足道，但在那里，集中在這些碰撞發生的無窮小的空間里，它們創造了自大爆炸[6]（il Big Bang）以來從未出現過的極端條件。
現在我得出發了。像往常一樣，我急急忙忙地出門了。天朗氣清，勃朗峰在天空的映襯下顯得格外醒目，峰頂被一縷縷云霧環繞著。我處于一種奇怪的狀態，既疲憊又興奮。
在車里，經過鎮中心時，我看到了伏爾泰的雕像。這位古老的哲學家，在費內鎮仍被稱為“族長”，他被描繪成一個對歷史事件持懷疑態度的見證者。今天，我無法抑制我的激動之情，我覺得伏爾泰在看著我，沖著我微笑。從費內鎮到歐洲核子研究組織，這段路上的風景一一飛速掠過，我的腦海里只有一個想法：我們成功了！
我不禁想起了法比奧拉。我們的實驗項目，超環面儀器和緊湊渺子線圈，從一開始就被認為是獨立的。兩個項目均獲得了批準，所以每個人都盡最大的努力以期率先取得成果。這兩個實驗項目使用不同的技術，以確保測量數據的完全獨立性：如果其中一項實驗發現了新粒子，另一項實驗必須能夠確認結果。兩個項目都是匯集了3000多名科學家的國際合作項目。但是“負責超環面儀器項目的人”，從一開始，就比我們更強大、數量更多、資源更豐富。超環面儀器一直是班上的第一名。施工期間，他們總是按時完成進度，而我們卻始終滯后。當我們還在瘋狂地安裝最新的探測器時，他們收集數據的準備工作早已就緒，等待好幾個月了。超環面儀器的控制室美觀、大方、寬敞，配備了最先進的顯示技術；反觀我們簡樸的控制室，幾乎像修道院一樣，總是擠滿了人，而且很雜亂。要抵達緊湊渺子線圈，你必須在鄉間開車10km，而超環面儀器就在歐洲核子研究組織的正門前。超環面儀器位于去機場的必經之路上，無論誰路過都會看到一幅巨大的壁畫，它裝飾著這座建筑的一整面墻壁。路過的部長、總統和國家元首經常決定去參觀超環面儀器，而不是我們那里。
對此，我們的反應是嘗試更快地分析數據并得到結果。我們可以指望使用一種更簡單、性能更卓越的檢測器。在運營的第一年，我們把對手擊潰了。我們狂喜地發表了幾十篇文章，而他們在苦苦掙扎，每個人都在想班里的尖子生發生了什么。隨后他們進行了反擊，而現在我們發現，我們在爭奪希格斯玻色子的最后一場競賽中并肩作戰。
法比奧拉是一位杰出的物理學家，也是一位天生的領導者。她也是意大利人，我們是多年的好朋友。有時我們和共同的朋友一起聚餐，度過非常愉快的晚上。我們什么都談，除了一個例外——那件事。在某些方面，我們是完全相反的。她出生在首都，來自一個中產階級家庭：父親是地質學家，母親是文人，她在米蘭最好的學校上學。我出生在阿普安阿爾卑斯山的一個偏遠村莊——埃奎泰爾梅，有287名居民，是卡索拉—因盧尼賈納鎮的一小部分。我這個鐵路工人和農民的兒子是整個工人和工匠家庭中第一個獲得文憑的人，更不用說學位了。法比奧拉是軟件和分析專家，而我是探測器專家。她非常認真，很有自控力，但從她的眼神里你可以看出她的緊張。我能更好地掩飾緊張：我總是看起來很冷靜，即使在最困難的情況下我也會試著微笑。她細致而有條理，她經常擔心我忽略的細節，因為我對大框架更感興趣。我們很不一樣，但我們很快就能互相理解。有時候，一個眼神就足夠了，我們之間有一種深厚的信賴。我們對知識有熾烈的熱情，在競爭中誠實正直。無須提醒，我們都會為了率先完成任務而竭盡全力。賭注實在太高了。兩個項目中的每個人都想贏得比賽，但這是一場沒有花招的比賽，誰跑得更快誰就是贏家。
當我按下500號樓的電梯按鈕時，我有點激動。總干事的辦公室在五樓。我進門的時候是早上8點58分。法比奧拉已經在那里了。現在已經是最終局，我們要攤牌了。我們已經收集到了一些線索，但還沒有確鑿的證據。他們處在什么階段呢？我們之中誰能抓住這個世紀性的發現？而誰將不得不投降或屈居第二，責備自己的實驗被遺忘？但我們真的抓住了希格斯玻色子嗎？為什么這個該死的“上帝粒子”如此重要呢？
夸克、膠子、大爆炸和茶匙
我們是現代探險者中一支奇特的偵察隊。我們的目標是了解物質宇宙的奇跡來自何處，物質宇宙包圍著我們，而我們是組成它的一部分。我們是人們所稱的科學家，是人類派出了解自然運作的前線特種知識部隊。我們頭腦靈活，充滿好奇心，不帶偏見，隨時準備迎接任何意外，我們能意識到——要把世界劃分到我們的精神范疇——需要擺脫一切常識的桎梏，并向未知領域冒險前進。在知識的邊緣，你會發現自己獨自一人，在一個只有詩人的直覺和瘋子的聲音回蕩的世界里。他們是唯一的，像我們一樣的人類，不怕探索未知的地方。因此，我覺得他們很親近。在某種程度上，他們陪伴著我，因為他們勇敢，他們喜歡冒險，他們不害怕讓思想接近那個邊界，為了真正了解我們和我們周圍的世界，探索邊界是必要的。我們，和他們一樣，也是走鋼絲的人，在沒有安全鉤的情況下在鋼絲上奔跑。
我總是從上課的第一天開始，就向我的學生解釋這一點。我試圖從他們那里奪走他們所擁有的為數不多的確定性。現代物理學告訴我們的、讓我們理解的一切，都只是現實的一小部分。物質，所有的物質——羊角面包和大海，樹木和星星，所有的星系和星際氣體，黑洞和宇宙背景輻射的殘留物，總之，我們能夠假設的一切或直接用功能最強大的望遠鏡和最現代的科學儀器所觀察到的，只占整個宇宙的5%。剩下的95%對于我們來說是完全未知的。
這就是所有現代科學的歸結：幾個世紀的學習和研究，諸如量子力學和廣義相對論等概念革命，一種源于對日益復雜的技術控制而產生的廣泛的全能感……但最終，充其量只是幾滴知識散落在茫茫無知的海洋中。
這是我們職業的美。有趣的是，每個人都以為我們很博學，而我，每一次都在內心偷笑。我盡我所能地解釋，唯一讓我們有所不同的是一種微妙的意識。我們只是更清晰地意識到我們的無知有多么巨大。我們發表聲明時更加謹慎。我們知道自己可能會犯錯，即使是與總體框架不一致的最小細節，我們也會給予重視。
當我試圖說明，對于一個科學家來說，我們通常所說的“現實”是一個虛假的概念，很難去嚴格定義的時候，看到那些聽我講話的人眼中露出的驚奇時常讓我感到有趣。即使是我們充滿信心前進的日常現實，也比乍一看上去復雜得多。我們在喝咖啡時攪拌糖所用的茶匙是我們熟悉的東西。如果我說我是一個物理學家，但仍然不太明白我們稱之為茶匙的東西是什么，每個人都會認為我瘋了。如果我試圖準確地描述它，那不可避免地會遇到嚴峻的困難。一個茶匙是由大量的原子組成的，這些原子交換著電磁相互作用的剩余化學鍵，并將其自身組織成穿過無數個單獨微觀層的宏觀結構。持續不斷的夸克和膠子，也就是我們在加速器中創造的粒子，沉浸在連續而混亂的電子流中。然后原子振動，旋轉變化，分子蒸發，雜質沉積，不同波長的光被吸收再重新發出，與宇宙其他的部分進行電磁和引力相互作用。這個描述與常識下的短語很難調和，諸如：“一茶匙就是一茶匙”，“這是一塊金屬，其造型便于將少量的飲料送到嘴里”等。這很難讓人們信服，即使你動作非常快，你拿起的茶匙也永遠不一樣，僅僅將視線挪開一瞬間，你也不能確保，你看到的這個在杯碟邊緣的茶匙和剛剛浸入咖啡的那個恰好是相同的。
更不用說繁星點點的天空了。每個人都在抬頭仰望的那個星空，即便只是為了尋找圣勞倫斯之夜的英仙座流星。戀人和孩子們仰著頭，對著銀河系的星群，一代又一代，重復地向他們的父親或祖父詢問同樣的問題，就像我的孫女埃萊娜一樣，她四歲時問我：這些在天空中的小燈是什么？
這是一個好問題，星空的現實。我們所看到的僅僅是簡單的東西——它是光信號的疊加，同時到達我們眼睛的光信號來自分布各處且距離各不相同的星星。量子物理學告訴我們，光是由不可分割的微小能量粒組成的，我們稱之為光子。它們的速度，也就是光速，盡管速度很大，但不是無限大。當我們觀察這些遙遠的星星時，那些撞擊并激活了分布在我們視網膜上的光敏細胞的光子，其實已經傳播了很多年；有些來自最遙遠的星系，已經傳播了數千年。我們的大腦重建的圖像是星星發出光的那一刻（也許是幾千年前）的圖像。在此期間，沒有人能保證這顆星星沒有移動數十億千米，或者沒有死亡，這使超新星的爆炸成為天空中的壯闊景象。每天晚上，在我們的頭頂，都有同步的現象呈現，這些現象彼此之間相隔數千年。因此突然間我們意識到所看到的東西并不存在，至少不以在我們看來的形式存在。我們的大腦重建了一個主觀臆斷的“現實”圖像，我們知道這取決于我們觀察的地點、時刻和觀察所用的儀器。
當羅馬帝國在野蠻人入侵的打擊下開始搖搖欲墜時，來自遙遠星星（如天鵝座的薩德爾）的光子開始了它們的旅程。V762是仙后座中的一顆超巨星，它是在第四紀冰川形成時釋放出來的，當時覆蓋歐洲的冰層有數百米厚。甚至仙女座星云（肉眼可見的為數不多的星系之一）發出的微弱光線，也開始了它的旅程，當時在非洲的奧杜瓦伊峽谷，一種新的非常奇怪的猿類在大草原上的居住范圍開始越來越廣闊。
更不用說那些肉眼無法看到的東西了，比如宇宙背景輻射[7]——大爆炸的殘留物——彌漫整個宇宙，或者暗物質彌漫了一切，并通過緊緊擁抱，一起形成巨大的星系團。我們用來掃描天空的電子眼、大型地面望遠鏡或衛星上的望遠鏡，給我們提供了同一片天空非常不同的圖像。這些圖像基于其他波長，比我們肉眼在受限的靈敏度下所能重建的圖像更為豐富、細致。虹膜的頻譜，可以讓人分辨彩虹，而事實上，它只覆蓋通常電磁波頻率范圍內一個很小的波段。電磁波（隨著頻率的增加，波長相應減小）可以分解為無線電波、微波、紅外線、可見光、紫外線、X射線和伽馬射線。
在我們看來，天穹就是一臺巨大的時間機器。沒有人會對此感到驚訝，沒有人會睜著眼睛觀賞每天晚上都在重復而且肯定會發生的景象。如果走在多羅米蒂山脈的一個小山谷，我們會看到：左邊有一群放牧的奶牛；中間，赫魯利人部落的首領奧多亞塞在拉文納將西羅馬帝國滅亡；右邊，在一個巨大的冰川上，我們的一群祖先穿著毛皮，在狩獵最古老的標本之一——一頭猛犸象。
現實與它所表現出來的非常不同，比我們所能感知到的要復雜得多。科學已經在努力回答最簡單的問題，也就是人類從自身的嬰兒期以來就一直在自問的問題：這一切從何而來？第一個困難源于這樣一個事實——我們今天生活的宇宙與產生萬物的宇宙大不相同。我們很幸運地發現自己身處宇宙中一個溫暖宜人的角落，而宇宙總體上非常寒冷。它的平均溫度約為-270℃，比絕對零度[8]高出幾度，這是人們可以設想的最低溫度水平。相反，宇宙剛誕生的時候，它是你能想象到的最熾熱的物體，如此熾熱而動蕩，甚至給它的溫度下定義都會帶來很多困難。
我們也知道宇宙非常古老。最近的研究表明它有138億年的歷史。那么，我們怎么能僅僅通過觀察我們周圍寒冷而古老的物質來理解它的起源呢？早期宇宙的條件太不一樣了，起源時在極端溫度條件下物質的行為也太不一樣了，以至于我們無法理解最初發生了什么。
另一方面，我們別無選擇。如果想要掌握物質的起源并充分理解其特性，我們必須試著回到最初的時刻。雖然概念上的賭博是巨大的，但收獲的是對世界的理解。
一切都始于真空的微小波動。這是一種平淡無奇的、難以察覺的量子漲落，是在微觀世界中不可避免地發生的漲落之一，原則上是眾多漲落之一。這種特殊的漲落有一些特點，它讓位于一些非常特殊的事物：它不是像其他無限的東西那樣立即閉合，而是以驚人的速度立即膨脹，一個具有巨大規模的物質——宇宙誕生了，并隨即開始了它的演化。如果我們理解了嬰兒宇宙生命的最初時刻，與現在古老、冰冷的宇宙如此不同，也許我們也能了解宇宙將來會發生什么。
這就是要建造大型強子對撞機的原因，類似于人類能夠創造宇宙生命的第一刻，為了探尋周圍仍然存在的問題以及我們知之甚少的問題的答案。
于是便有了光[9]
從最新的研究中得到的圖片絕對是驚人的。在生命的最初時刻，宇宙經歷了一個我們稱之為“宇宙暴脹”的階段，這是一種至今仍無法解釋的現象，它在非常短的時間內，10—35s，即0.00000……001s（其中包含35個0），將一個微小的異常變成了一個巨大的東西。
膨脹是一個眾所周知的術語，用來描述經濟中價格的增長，讓人想起某種事物膨脹的概念，但這里它描述的是一種以驚人的速度呈指數增長的現象。它發生在大爆炸后的最初時刻，那時我們的宇宙在大小上仍然微不足道。這是一件非同尋常的事情。
突然間，一種非常特殊的粒子，按慣例我們稱之為“暴脹子”（inflatone），占據了舞臺中心。從那一刻起，一個強大的進程被觸發。在微觀奇點中，這個奇異的物質產生負能量壓力，也就是說，它把一切猛烈地推向外部。膨脹涉及一切，甚至空間：真空的結構開始擴張，慢慢滑向一個勢能真空（局部能量最小）——就像一個球在下陷中滾動以尋找平衡的條件——宇宙在每一點都以膨脹的形式釋放多余的能量。這是一種非常高的能量，在膨脹過程中基本上保持不變，因此進一步膨脹的動力持續存在，并且規模的增長呈指數級。在幾分鐘內，從無到有。然后，突然間，以一種仍待澄清的方式，這個系統離開了它所在的真空，并迅速下降到另一個更穩定的低能量處，在那里它依然存在。這種突發性增長會消退。在極短的瞬間，在找到合適的最小值并穩定下來的時候，那個一開始微不足道的微觀物體就變成了一個巨大的東西。在超高速膨脹時，它會冷卻；當它平靜下來，它會再次變熱，在這個階段，它會充滿新的粒子，與我們今天所知的粒子大體相似。動蕩的誕生時刻讓位于一個更加緩慢的演化過程，一個將持續數十億年的漸進膨脹的過程。
宇宙的起源已經經歷了暴脹階段，這仍然是一個在熱烈討論的問題。這一理論在20世紀80年代早期提出，而決定性證據還未被發現，一個確鑿的，能毫無疑問地證明該理論正確性的證據。然而，推動這一解釋的證據有多種多樣。事實上，這種爆炸式的增長一下子解決了所有影響舊理論的矛盾。它解釋了為什么宇宙在任何方向上都那么均勻和統一；為什么我們生活在一個沒有磁壟斷的世界里；那些電磁北極或南極各自隔離開來，這使電磁方程完全對稱，并且大爆炸理論預測它們在我們周圍的某個地方。
最令人信服的論點是，過去30年收集的所有數據以一種令人驚訝的方式重現了該理論的預測。
在某些方面，今天仍然可以看到暴脹的結果，令人難以置信的同質性的宇宙背景輻射，低能量光子海洋占據了所有空間，并且保留了生命最初時刻的明確痕跡。宇宙就像化石一樣，向我們展示了數十億年前發生的所有細節。
現在，人類所能想象的最靈敏的儀器正對宇宙背景輻射進行極其詳細的研究。到目前為止，衛星已經收集了最精確的數據，如果我們的眼睛能看到普朗克望遠鏡所觀察到的，那么我們就能看到我們上方天空的美妙圖像。首先，我們會看到一種難以置信的同質性，這只能通過承認我們周圍的一切都是無限小尺度中一個點膨脹的結果來解釋。由于宇宙輻射的微小溫度波動，我們也會看到顏色的膨脹。這些是萬物起源中微小起點的量子波動留下的化石痕跡。簡而言之，如果我們能用普朗克望遠鏡的視角來觀察天空，我們就會看到原始真空中那個小角落的圖像，它由于暴脹而無限膨脹，形成了我們的整個宇宙。
然而，究竟是什么導致了宇宙暴脹，這仍然是現代物理學中最深奧的謎團之一。
迷失于多元宇宙[10]
如果我們接受宇宙已經經歷了一個膨脹階段的想法，那么沒有人能保證我們這里發生的事情到處都發生過。事實上，我們可以很自然地進一步飛躍，想象我們的宇宙只是一個更大現實的一小部分。
我們的可觀測范圍有限，我們無法與宇宙之外的其他區域進行交流或聯系，但我們知道它們可能存在。如果我們承認這個假設，我們的地球就不再是一個特別的奇點了。我們將成為一個由無數宇宙組成的大家庭的成員，有些人估計平行宇宙的數量可達到驚人的10500，即一個1后面跟著500個0！如果是這樣，我們就有理由認為，產生膨脹的機制在某種程度上總是活躍的。它可能正在我們宇宙的某個遙遠的角落發生。如果在一個微觀區域，由于一個未知的原因，推動暴脹的場沒有發現最小的勢能來平息它的能量，另一個宇宙將從那里誕生，然而，我們卻無法與之溝通。
通過這種方式，我們可以想象出一個由大量世界組成的超宇宙世界。在大多數情況下，超宇宙世界中有規律發生的真空微觀波動會立即閉合，不會產生任何東西。然而，在某些情況下，這種真空微觀波動也會觸發形成其他宇宙的膨脹增長；有些宇宙可能會有一個長期的演化，在某些方面與我們的宇宙相似，但可能有著完全不同的物理定律。
目前這些僅僅是推測，離得到實驗證實還有很長的路要走。這些想法非常有趣，它們使我們進一步遠離傳統觀念，這種觀念主張人類在宇宙中占有特殊地位。起初，我們以為一切都圍著我們的星球轉；然后（費了很大的勁）我們把太陽置于世界的中心。當我們意識到太陽是一個無名星系的次要恒星，它（壽命大約1000億年）是宇宙中眾多星星之一，我們對于生活在一個獨特的宇宙仍感到慶幸，這個宇宙誕生于一場不可重復的名為“大爆炸”的事件。現在，多元宇宙理論似乎連這些最后的確定性都剝奪了，讓我們獨自去別處尋找我們在這一切中扮演角色的理由。
暗物質之謎
我們的宇宙隱藏著其他的秘密，這些秘密會動搖我們的確定性和理論。即使是宇宙中最常見的物體——星系，也脫離了我們理解的一些基本方面。觀察在最外圍螺旋星系中恒星的速度，如我們的銀河系，不可避免地得出結論：除了可見物質外，它還包括恒星、塵埃、星云以及似乎總是存在于恒星中的大黑洞——這些星系肯定包含大量的未知成分。否則，外圍恒星將無法以觀測到的速度運動，它們的速度應該要慢得多。其結果是：一種無形的、無法解釋的物質，它不發光，因此被稱為“暗物質”。它將星系完全包裹住，一種我們完全不知道成分的巨大而稀薄的氣體充滿了星系所占據的所有空間，并以巨大的尺度充滿了周圍的空間。
更令人驚訝的是對大型星團的觀察。星系實際上有點像我們，它們喜歡以家庭的形式存在：由數十個或數百個相對接近（當然，以宇宙規模衡量）的成員組成的星系團。我們已編目了數千個星系。一看到它們，物理學家首先會問自己：是什么將它們連在一起的？答案似乎顯而易見：引力，即星系間相互吸引的力量。當你進行數學運算時，你會發現無法計算。星系的可見質量，即我們可以觀測和測量的發光質量，實在是太小了。我們仍然需要假設一種未知和不可見的物質形式來解釋這些巨大構造的穩定性。這是一種無處不在的神秘物質：在星團中，在單個的星系中，在所有的恒星和行星周圍，甚至在此時此刻，在我們周圍，在我們家中的房間里。
暗物質的纖維延伸了數十億光年，就像一個宇宙網，包裹著可見物質集中的微小區域。正是這種神秘物質形式最初的非均質性，才產生了第一批恒星的星團聚合，大約發生在大爆炸之后4億年。然后第一批星系的演化標志著其他的一切，直到太陽系、行星，乃至最終我們地球的形成。最新的研究告訴我們，這種看不見的、無所不在的物質占了宇宙總質量的27%。我們周圍的物質世界四分之一以上是由這種黑暗而神秘的物質構成的，不得不承認我們對它的構成一無所知是很尷尬的。
超對稱[11]的魅力
自從證明暗物質存在的證據成倍增加，理論家們提出了許多可能的解釋。發展出來的理論彼此截然不同。超對稱是其中最引人注目的理論之一，它受到了物理學家的追捧，因為超對稱與暗物質一起，可以為許多其他問題提供一個優雅的解釋。
超對稱實際上是一系列理論的集合，其假設是已知的物質是大爆炸產生的原始物質的一部分。該理論預測，每一個已知的粒子都有一個超對稱伙伴，一個在各方面都與之類似的粒子，除了質量要重得多且有不同的自旋（一個屬性，在某些方面類似于繞軸旋轉，但它是粒子的內在屬性，比如電荷）。
為了避免記憶緊張，物理學家們已經決定——除了少數例外——把這些超對稱性伙伴命名為與已知粒子相同的名字，只需在它們前面加一個“超”（S）字。因此，電子的伙伴被稱為超電子，頂夸克的伙伴被稱為超頂夸克。為了讓一切更吸引人，為了用一種通用的方式來描述超對稱理論，我們使用了縮略詞Susy，它看起來像一個女孩的名字。
這一理論內在自洽，與所有的觀察結果一致，因此必須認真對待它。為什么在我們周圍的物質中沒有超對稱粒子的痕跡呢？很簡單：這些粒子在早期宇宙中與普通物質的比例相等。那個白熾的宇宙是一個絕對有利的環境，適合存在如此大質量和高能量的粒子，但是膨脹的宇宙迅速冷卻導致了超對稱的大規模滅絕。由于無法生存，它們幾乎立即解體在普通物質中，因此，我們周圍已經沒有了它們。事實上，所有超對稱粒子都可能湮滅。除了一個例外。事實上，該理論預測，超對稱粒子中最輕的物質是穩定的，它不會衰變成任何東西。這種粒子可能是超輕中微子的超對稱伙伴：它被稱為超中性子（neutralino），它與其他形式的物質基本不會相互作用，但它非常重，可以建立能夠產生強烈引力的巨大星團。當我們觀察一個星系或星團時，我們可以找到一個解釋——將這些巨大的宇宙結構維系在一起的暗物質可能是一種重中性氣體，是超對稱物質主宰世界的原始時代遺留下來的化石殘留物。
在尋找暗物質起源的過程中，我們可能會遇到一種我們從未想象過的奇妙物質。好像我們一直將視線停留在地面上，沒有抬眼望天，看看天上的奇觀。好像宇宙的另一半一直在我們面前，我們卻沒有勇氣去看它。
要想驗證這一理論，就必須找到超對稱粒子，而到目前為止，還沒有人成功。為什么還沒發現呢？這個理論可能是錯誤的；或者，簡單地說，因為最輕的超粒子，大概是超中性子，質量如此之大，即使用最強大的加速器，我們也沒有達到產生它們所需的最低能量；或者，因為它們的特征與我們迄今為止想象的非常不同。每一天都可能有新的發現，這將徹底改變我們對周圍現實的認知方式。
一定有一種理解的方法
似乎這一切還不夠，最近的一項發現徹底改變了所有的情況。我們已經知道，從大爆炸開始的宇宙膨脹一直持續到今天。事實上，觀察星系和星團就足夠了：它們距離我們越遙遠，離開我們的速度就越快。直到幾年前，人們還認為，由于各種物質之間的相互引力，分離的速度會隨著時間減慢。相反，在20世紀90年代末，對遙遠星系的觀察表明，它們的速度不是在下降，而是在提升。某種物質加速了星系的分離，這是一種反重力物質，它擴大了一個物質島和另一個物質島之間的距離。如果沒有新的事件發生，一切都將無限地、越來越快地發展，直到星系間的距離如此之遙遠，一切都將被黑暗所籠罩，寒冷將籠罩整個宇宙。
這種擴張推力的根源是什么我們無從得知。也許是一個新的力場，或者是一種我們尚未理解的真空屬性，或者是產生暴脹的宇宙初始狀態的化石殘留物。也許，在暫時平靜下來并安靜休息了數十億年之后，它覺醒了，開始再次活動，盡管是輕微地活動。
科學家們對它仍沒有絲毫概念，于是就把這種膨脹的實體稱為“暗能量”。這種無法更好定義的能量密度非常小，但它最終成為宇宙的主要成分，占總體積的68%。如果我們尷尬地承認我們不知道占宇宙總質量四分之一的暗物質的組成，想象一下科學界不得不承認我們對其余大部分（至少三分之二包圍著我們的）事物一無所知而造成的沖擊。
簡而言之，如果我們把能量和暗物質放在一起考慮，宇宙的黑暗面，也就是我們所不知道的，是迄今為止最重大的部分。在這一點上，即使持最懷疑態度的人也不得不承認，我們的無知是巨大的：我們周圍95%的東西對我們來說完全地、絕對地無法理解。
一定有一種理解的方法。我們知道，在宇宙背景輻射的某個地方，留下了宇宙生命最初時刻的痕跡，盡管現在難以察覺。這些痕跡可以詳細地告訴我們今天看起來如此神秘的一切，但它需要比最現代的儀器高100倍甚至1000倍的靈敏度。
更不用說捕捉以引力波形式發出的更難以捉摸的信號的可能性。信號如此微弱，它們得以逃脫幾十年來用極其精密的設備進行的系統性捕捉。我們每個人都夢想著發明新技術來記錄這些信號，或者發現新的信號，以便破譯宇宙持續訴說其誕生的輕聲低語。
像大型強子對撞機這樣的粒子加速器就是這個偉大項目的一部分。理解我們生活的現實至關重要，而關于新發現的希格斯玻色子仍有很多可說的。和其他難以捉摸的事物一樣，一個單一的粒子，竟然能夠開啟關于宇宙和物質起源的令人驚訝的新知識之門，這真是非同尋常。
每個科學家，至少有一次，都曾幻想過那個神奇的時刻，在那一刻，他站在標志著我們知識邊界的深淵邊緣，設法看得更遠。他幻想著他所看到的，此刻只有他自己知道，他所看到的這一切將深刻地改變我們所有人對世界、生活、社會和未來的愿景。為這個夢想奉獻一生是值得的。