誇克歷史版本

❶ 世界十大疑難問題

1.表達物理世界特徵的所有（可測量的）無量綱參數原則上是否都可以推算，或者是否存在一些僅僅取決於歷史或量子力學偶發事件，因而也是無法推算的參數？

愛因斯坦的表述更為清楚：上帝在創造宇宙時是否有選擇？想像上帝坐在控制台前，准備引發宇宙大爆炸．「我該把光速定在多少」？「我該讓這種名叫電子的小點帶多少電荷」？「我該把普朗克常數--即決定量子大小的參數--的數值定在多大」？他是不是為了趕時間而胡亂抓來幾個數字？抑或這些數值必須如此，因為其中深藏著某種邏輯？

2. 量子引力如何幫助解釋宇宙起源？

現代物理學的兩大理論是標准模型和廣義相對論．前者利用量子力學來描述亞原子粒子以及它們所服從的作用力，而後者是有關引力的理論．很久以來，物理學家希望合二為一，得到一種「萬物至理」--即量子引力論，以便更深入地了解宇宙，包括宇宙是如何隨著大爆炸自然地誕生的．實現這種融合的首要候選理論是超弦理論，或者叫M理論--這是其名稱的最新「升級版」，M代表「魔法」（magic）、「神秘」（mystery）或「所有理論之母」（mother of all theories）．

3. 質子的壽命有多長，如何來理解？

以前人們認為質子與中子不同，它永遠不會分裂成更小的顆粒．這曾被當成真理．然而在70年代，理論物理學家認識到，他們提出的各種可能成為「大一統理論」--該理論把除引力外的所有作用力匯於一爐--的理論暗示：質子必須是不穩定的．只要有足夠長的時間，在極其偶然的情況下，質子是會分裂的．

辦法是捕捉到正在死去的質子．許多年來，實驗人員一直在地下實驗室中密切注視大型的水槽，等待著原子內部質子的死去．但迄今為止質子的死亡率是零，這意味著要麼質子十分穩定，要麼它們的壽命很長--估計在10億億億億年以上．

4. 自然界是超對稱的嗎？如果是，超對稱性是如何破滅的？

許多物理學家認為，把包括引力在內的所有作用力統一成為單一的理論要求證明兩種差異極大的粒子實際上存在密切的關系，這種關系就是所謂的超對稱現象．第一種粒子是費密子，可以把它們粗略地說成是物質的基本組件，就像質子、電子和中子一樣．它們聚集在一起組成物質．另一種粒子是玻色子，它們是傳遞作用力的粒子，類似於傳遞光的光子．在超對稱的條件下，每一個費密子都有一個與之對應的玻色子，反之亦然．

物理學家有杜撰古怪名字的沖動，他們把所謂的超級對稱粒子稱為「sparticle」．但由於在自然界中還沒有觀察到sparticle，物理學家還需要解釋這種對稱性「破滅」的原因：隨著宇宙冷卻並凝結成現在的這種不對稱狀態，在其誕生之際所存在的數學上的完美被打破了．

5. 為什麼宇宙表現為一個時間維數和三個空間維數？

這只是因為還沒有想到一個可以接受的答案，只是因為除了上下、左右、前後，人們無法想像在更多的方向上運動．這並不意味著宇宙原本就是這樣的．實際上，根據超弦理論，肯定還存在著另外六個維數，每一維都呈捲曲狀，十分微小，因而無法察覺．如果這一理論是正確的，那麼為什麼只有這三個維數是伸展開來的，留給我們這個相對幽閉恐怖的空間呢？

6. 為什麼宇宙常數有它自身的數值？它是否為零，是否真正恆定？

直到最近，宇宙學家仍然認為宇宙是以一個穩定的速度在膨脹．但最近的觀察發現，宇宙可能膨脹得越來越快．人們用一個叫宇宙常數的數字來描述這種輕微的加速．這個常數是否如人們早期所認為的是零，或者是一個非常小的數值，物理學家現在還無法做出解釋．根據一些基本計算，這個常數應該很大--是我們觀測結果的大約10到122倍．換句話說，宇宙應該以跳躍般的速度在膨脹．而實際情況並非如此，肯定有什麼機制在壓制這種作用．如果宇宙真是超對稱性的，那宇宙常數就該被完全抵消掉．但這種對稱性--如果確實存在的話--看來已經破滅．如果這個常數隨時間的變化而變化的話，那情況就更加復雜了．

7. M理論的基本自由度（M理論的低能極限是11維的超引力，它包含5種相容的超弦理論）是多少？這一理論理否真實地描述了自然？

多年來，超弦理論最大的弱點是它有5個不同的版本．到底哪一個--如果有的話--描述了宇宙？反對這一理論的人最近已經接受了被稱為M理論的最主要的11維理論框架．但情況卻因此變得更加復雜．

在M理論前，所有的亞原子粒子都被說成是由微小的超弦組成的．M理論給組成亞原子的物質譜加了一種叫做「膜」（brane）的更為神秘的物質，它就像生理學上的膜一樣，但最多有9個維數度．現在的問題是，什麼是更基本的物質組成單位，是膜組成了弦還是剛好相反？或者另外存在著一些更基本的物質單位，只是人們沒有想到罷了？最後，這兩種東西中是否有一種確實存在，或者M理論僅僅是一種迷人的大腦游戲？

8. 黑洞信息悖論的解決方法是什麼？

根據量子理論，信息--無論它描述的是粒子運動的速度還是油墨顆粒組成文件的確切方式--是不會從宇宙中消失的．但物理學家基普·索恩、約翰·普雷希爾和斯蒡芬·霍金卻提出了一個固定的假設：如果你把一本大不列顛網路全書扔進黑洞中去，將會發生什麼事？宇宙中是否有其他同樣的網路全書是無關緊要的．正如物理學中所定義的，信息並不等同於含義，信息僅指二進制的數字，或是一些其他的代碼，它被用來精確地描述一個物體或一種方式．所以看起來那些特定的書本里的信息將被吞沒，並永遠地消失．但人們覺得這是不可能的．

霍金博士和索恩博士相信那些信息確實消失了，而量子力學必須對此作出解釋．普雷希爾博士推測信息其實並沒有消失；它也許以某種形式顯示於黑洞的表面，如同在一個宇宙中的銀幕上．

9. 何種物理學能夠解釋基本粒子的重力與其典型質量之間的巨大差距？

換言之，為什麼重力比其他的作用力（如電磁力）要弱得多？一塊磁鐵能夠吸起一個回形針，即使整個地球的引力在把它往下拉．

根據最近的一種說法，重力實際上要大得多．它僅僅是看上去比較弱而已，因為大部分重力陷入了某一個額外的維數度之中．如果我們可以用高能粒子加速器俘獲全部的重力，也許就有可能製造出微型黑洞．雖然這看上去會引起固體垃圾處理業的興趣，但這些黑洞很可能剛一形成就消失了．

10. 我們能否定量地理解量子色動力學中的誇克和膠子約束以及質量差距的存在？

量子色動力學（QCD）是描述強核子力的理論．這種力由膠子攜帶，它把誇克結合成質子和中子這樣的粒子．根據量子色動力學理論，這些微小的亞粒子永遠受到約束．你無法把一個誇克或膠子從質子中分離出來，因為距離越遠，這種強作用力就越大，從而迅速地把它們拉回原位．

❷ 誇誇幣有什麼用

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❸ 多普勒效應中為什麼恆星離地球越遠就會波長越長，是不是波長與其能量具有某種關系

世紀發現·大爆炸宇宙學

碧聲

創生之爆炸

宇宙誕生之前，沒有時間，沒有空間，也沒有物質和能量。大約150億年前，在這片四大皆空的「無」中，一個體積無限小的點爆炸了。時空從這一刻開始，物質和能量也由此產生，這就是宇宙創生的大爆炸。

剛剛誕生的宇宙是熾熱、緻密的，隨著宇宙的迅速膨脹，其溫度迅速下降。最初的1秒鍾之後，宇宙的溫度降到約100億度，這時的宇宙是由質子、中子和電子形成的一鍋基本粒子湯。隨著這鍋湯繼續變冷，核反應開始發生，生成各種元素。這些物質的微粒相互吸引、融合，形成越來越大的團塊，並逐漸演化成星系、恆星和行星，在個別天體上還出現了生命現象。然後，能夠認識宇宙的人類終於誕生了。

這幅大爆炸圖景，是目前關於宇宙起源最可能的一種解釋，被稱為「大爆炸模型」。大爆炸理論誕生於20世紀20年代，在40年代得到補充和發展，但一直寂寂無聞。直到50年代，人們才開始廣泛注意這個理論，不過也只是覺得它很好玩，並不信服。人們更願意認為，宇宙是穩定的、永恆的。

但是，越來越多的證據表明，大爆炸模型在科學上有強大的說服力，至少現在沒有比它更好的理論。我們不得不相信，宇宙有一個開始，也將有一個終結。它產生於「無」，或許也終將回歸於「無」。

沉寂的永恆

在人類歷史的大部分時期，有關創世的問題，一向是留給神去解決的。宇宙起源於何處？終點又在哪裡？生命如何產生？人類怎樣出現？對這些疑問，許多宗教都能給出一份體系完備的答案。至於上帝從哪裡來，這種問題是不該問的。直到最近幾個世紀，人們才開始學著把神撇開，以超越宗教的角度，去思考世界的本源。這樣一來，就有一個重大的原則性問題需要解決：宇宙是永恆存在的，還是有起始的？

這個問題長久以來一直困擾著科學家、哲學家和神學家，更不用說普通人。不同版本的宗教和神話都認為世界是有起始的，並把創世的時間定在不太遙遠的過去——一般是幾千年前。這當然不足為信，因為後來地質和天文觀測都表明，地球和其它天體年齡大到在以億年來計。如此長的時間實在難以想像，因此很多人傾向於認為宇宙一直存在，在時間上沒有起源，即宇宙的年齡是無窮大。無窮大這個概念，一聽就讓人頭昏腦脹：既然已經過去了無窮久的時間，我們的「現在」又是什麼呢？而如果說宇宙是有起始的，那麼它是怎樣從「無」中突然產生的呢？我們真的需要一個創世的上帝嗎？

以人類短暫生命中獲得的知識，要完全弄明白這些是很難的。不過，我們可以從科學上尋求一些佐證，來盡量靠近真理。大爆炸模型的一個基本假設是宇宙的年齡有限，這個說法令人信服的直接理由，來自物理學中一條最基本的定律——熱力學第二定律。這條科學史上最令人傷心絕望的定律，冥冥中似乎早已規定了宇宙的命運。

簡而言之，第二定律認為熱量從熱的地方流到冷的地方。對任何物理系統，這都是顯而易見的特性，毫無神秘之處：開水變涼，冰淇淋化成糖水。要想把這些過程顛倒過來，就非得額外消耗能量不可。就最廣泛的意義而言，第二定律認為宇宙的「熵」（無序程度）與日俱增。例如，機械手錶的發條總是越來越松；你可以把它上緊，但這就需要消耗一點能量；這些能量來自於你吃掉的一塊麵包；做麵包的麥子在生長的過程中需要吸收陽光的能量；太陽為了提供這些能量，需要消耗它的氫來進行核反應。總之宇宙中每個局部的熵減少，都須以其它地方的熵增加為代價。

在一個封閉的系統里，熵總是增大的，一直大到不能再大的程度。這時，系統內部達到一種完全均勻的熱動平衡的狀態，不會再發生任何變化，除非外界對系統提供新的能量。對宇宙來說，是不存在「外界」的，因此宇宙一旦到達熱動平衡狀態，就完全死亡，萬劫不復。這種情景稱為「熱寂」。

宇宙正在緩慢地、但堅定不移地走向這種不可抗拒的命運，幾代智者為此懷疑人類的存在是否有意義。暫且拋開這種沮喪的情緒，作一個簡單的推理，我們就可以發現，宇宙不可能有無限的過去。很簡單，如果宇宙無限老，那它早就已經死了。以有限速率演變的東西，是不可能永遠維持下去的。換句話說，宇宙必然是在某個有限的時間之前誕生的。

星辰遠去

第二定律明示了宇宙有起始，19世紀的一些科學家曾模模糊糊地談到過這個結論，如英國科學哲學家威廉·傑文斯在1873就曾提出應該有一個「創世」的時刻。不過大多數科學家都忽視了這個推論，它只是在後來成為大爆炸模型的佐證之一。該模型的提出，最早的理論基礎是愛因斯坦廣議相對論，實證基礎則是19世紀末、20世紀初的天文觀測。

大家都非常熟悉多普勒效應，最常見的例子是火車通過的汽笛聲：當火車快速接近我們時，汽笛的音調升高，遠去時音調則降低。音調的變化是由於聲波相對於我們的頻率發生了變化。

多普勒效應不僅適用於聲波，也適用於光波。當運動光源的光波到達我們的眼睛時，光波的頻率也會發生相應的改變。如果光源向著我們運動，我們看到的光就會向光譜的高頻端（紫端）偏移；反之，如果光源離我們遠去，光波就會向光譜低頻端（紅端）偏移。

多普勒效應是奧地利天文學家多普勒在1842年首先發現的。它首先被用於觀察太陽和行星的自轉。1968年，英國天文滂學家W·哈金斯首次應用此原理測量了天狼星的視向速度，並宣布它正以每秒47公里的速度離我們遠去。這一數字不算精確，但基本結論是對的。此後，各國天文學家對其它恆星乃至河外星系進行了大量類似的觀測。結果發現，星系光譜有普遍的紅移現象。除了幾個最近的星系外，所有的星系都在離我們遠去。

1929年，天文學家埃德溫·哈勃提出，這些星系的退行速度在有規律地增加，一個星系的退行速度與其距離成正比。這個規律叫做哈勃定律，它很快就為天文觀測所證實。

離我們越遠的星系遠去得越快，為什麼為這樣呢？設想一個表面塗滿小點的氣球，當氣球膨脹時，小點便各自遠離。假設有個小人站在任一點上，在它看來，其它所有的點似乎都在離它遠去，而且離它越遠的點遠離得越快。不論它站在哪個點上，效果都是一樣的。（這也意味著，哈勃定律決不表示地球是宇宙的中心）。

星系這種遠去的行為使人們覺得宇宙彷彿是在膨脹，就像膨脹著的氣球一樣。天文學家現在大都承認了宇宙膨脹這一事實。而且對愛因斯坦廣義相對論中「場方程」的解釋，能夠與膨脹宇宙相符合。

爆炸的起點

既然宇宙一直在不斷地膨脹，那麼可以合理地設想，它在過去應該比現在小。如果能把宇宙史這部影片倒過來放，我們應該會發現，在很久很久以前的某個時候，所有的星辰都是聚合在一起的，宇宙最初是一個緻密的物質核。

1922年，蘇聯數學家A·A·弗里德曼首先提出這種可能性。當時哈勃定律還沒有提出，弗里德曼完全是通過理論推導得出此結論的。在此之前，愛因斯坦已經發現自己的方程只能描述一個膨脹或收縮的宇宙。但這位科學巨匠缺乏敢於預言宇宙並非靜止的自信心，遂強行在方程中引入一個斥力，描述了一個靜態宇宙。

弗里德曼指出，愛因斯坦靜態宇宙是極不穩定、不可能維持的，一個膨脹的宇宙雖然聽上去有些古怪，卻更為合理。愛因斯坦被說服了。年輕的弗里德曼率先預言了宇宙膨脹。可惜天妒英才，弗里德曼未能看到他的理論被哈勃所證實。1925年他因傷寒去世，終年37歲，其成果鮮為人知。

1927年，比利時天文學家勒梅特獨立研究出了類似的膨脹宇宙說。由於宇宙一直在膨脹，所以它在過去某一時刻會體積非常小而密度非常大，這東西被勒梅特稱為宇宙蛋。他還提出，宇宙一直在膨脹，並且是從過去的一次超級爆炸開始的；今天的星系就是宇宙蛋的碎片；而星系相互退行，就是很久以前那次爆炸的回波。

勒梅特的成果在當時也未受人注意，直到更有名望的英國大科學家愛丁頓闡述膨脹宇宙論，才引起科學界的普遍關注。到20世紀30年代和40年代，俄國血統的美國物理學家伽莫夫才真正普及了宇宙起源於爆炸的觀念。有趣的是，「大爆炸」（BIG BANG）這個詞，是一位大爆炸理論的反對者造的。這位叫霍伊爾的天文學家認為，認同大爆炸模型等於「公然邀請創世理論」，與上帝妥協，不是嚴肅的科學態度。

大致說起來，大爆炸模型是這樣的：宇宙是不斷膨脹的，而且由於引力的作用，膨脹的速度會隨時間發生變化。萬有引力作用於宇宙一切物質與能量之間，起到剎車的作用，阻止星系往外跑，從而使膨脹速度越來越慢。在誕生初期，宇宙從高密度狀態迅速膨脹，隨著時間的推移，宇宙體積越來越大，膨脹速度越來越小。將此過程回溯到宇宙創生的那一刻，可以發現當時宇宙體積為零，而膨脹速度為無限大。這就是大爆炸。

大爆炸是空間、時間、物質與有量的起點。這些概念都不能外推到大爆炸之前。大爆炸之前是什麼、什麼引起了大爆炸，這些問題在邏輯上就是沒有意義的。那以前所有的，只是「無」。

這個結論讓人接受起來很不容易。1948年，兩位奧地利天文學家邦迪和戈爾德提出另一種理論，承認膨脹宇宙但否認大爆炸。後來英國天文學家霍伊爾發展並普及了這一被稱為「連續創生論」的理論。該理論認為宇宙是穩恆態的；在星系散開的過程中，不斷有新的星系從空間中產生出來；形成星系的物質是無中生有的，而且運動速度非常緩慢，用現有技術無法測出。結論是，宇宙總是保持著同一狀態，在沒有限度的過去和沒有限度的未來中，它一直是這樣，沒有開始也沒有結束。

在十多年的時間里，大爆炸和連續創生論和爭論非常激烈，但沒有實際的證據來裁決到底哪一個對。在這段時間里，「大爆炸」這個詞是一種貶義用語，引申含義是「不嚴肅」、「可笑」。

光焰的余輝

熱寂、宇宙膨脹等理論，似都不足以令大多數人信服大爆炸的存在。如果過去某個時候曾發生過一次大爆炸，如此驚天動地的力量是否在今天的宇宙結構上留下了某種印跡？既然有那麼多宗教考古學家熱衷於尋找伊甸園的舊址、亞當夏娃的文物，科學家是否該去發掘一下宇宙創生的遺跡呢？

1948年，伽莫夫指導的一位年輕研究生R·A·阿爾弗在他的博士學位論文中提出，宇宙源於約140億年前的一次大爆炸，並詳述了宇宙誕生的最初幾分鍾里，基本粒子結合成為元素的過程。論文的題目是「化學元素的起源」，發表於《物理評論通訊》雜志上。在這篇文章里，伽莫夫玩了一個文字游戲，將對此項研究並無貢獻的物理學家H·貝特的名字添入論文中。這樣，論文的三位作者阿爾弗、貝特、伽莫夫的名字，念起來與希臘字母表中頭三個字母阿爾法、貝塔和伽馬頗為相似。這對一篇談論宇宙起源的論文來說，實在是再合適不過了。

這篇論文給出了大爆炸理論的第一個數學模型。此後不久，阿爾弗與另一位科學家赫爾曼一道，在《自然》雜志上發表了另一篇論文，提出了一個證實大爆炸理論的方法。

按照大爆炸理論，最初的幾分鍾里，宇宙是一個熾熱的火球，到處充滿溫度高達幾十億度的光輻射。由於此時的宇宙處於熱動平衡中，這種輻射具有獨特的光譜特徵，稱為「黑體譜」。隨著宇宙的膨脹，輻射的溫度不斷下降，但仍保留著黑體譜的特徵，以及總體均勻性。按照推算，現在的宇宙應存在著溫度約為5K的背景黑體輻射。

這個傑出的預言在當時並未引起重視，而被埋沒在浩瀚的物理學文獻之中。在沒有電腦、沒有互聯網的1948年，科學家之間的交流無法與今天同日而語。阿爾弗與赫爾曼不是射電天文學家，沒辦法自己設計出合適的探測器來在太空中搜索大爆炸的殘留輻射——即使他們願意那樣做，在那個時代也沒有足夠的技術力量。而且，在40年代和50年代，在多數物理學家看來，再現宇宙早期史的細節並不是一種嚴肅的學術活動。

多年以後，即1965年，美國貝爾實驗室的兩位無線電工程師A·彭齊亞斯和R·威爾遜，在為跟蹤一顆衛星而校準一具非常靈敏的天線時偶然發現，接收器中存在著某種無法消除的雜訊。這表明宇宙浸潤在一種輻射當中，它相當於在電磁波譜微波波段波長7.35厘米的某種無線電信號，以相同的強度從空間各個方向射向地球，在大尺度上分布非常均勻。其溫度約為3K，譜線有完美的黑體譜特徵。與此同時，美國普林斯頓大學R·迪克領導的一個科學家小組，獨立地重新發現了阿爾弗和赫爾曼早先作過的預言，並著手設計一台探測器供搜索大爆炸的殘余輻射。他們聽說了貝爾實驗室發現的這種輻射之後，立即將它解釋為大爆炸後原初宇宙高熱的遺跡，即大爆炸火球黯淡下去的最後光芒。

由於這種背景輻射頻率集中在微波波段，因此被稱為微波背景輻射。大多數天文學家都認為，它的發現為大爆炸理論提供了結論性的依據。大多數人因此而接受了大爆炸曾經發生的說法，拋棄了連續創生論。因為這項發現，彭齊亞斯和威爾遜獲得了1978年諾貝爾物理學獎。然而，最早對微波背景輻射作出預言的阿爾弗和赫爾曼，卻未因此獲得榮譽，甚至在許多總結大爆炸理論發展史的文獻中被遺忘。

還應當提及的是，在1983年，人們開始獲悉蘇聯無線電物理學家什茂諾夫或許早在1958年就發現了這種輻射，並用俄文公布了這一事實。什茂諾夫建造了一具對微波信號敏感的天線，並報道探測到了某種在天空中各個方向上均勻的信號，與之相當的輻射具有的溫度在1K到7K之間。當時無論是他本人或是其他任何人都不清楚這項發現的重要性。事實上，什茂諾夫直到1983年才聞知大爆炸的預言及彭齊亞斯和威爾遜的發現，這已是他們兩位獲得諾貝爾獎五年後的事情了。像阿爾弗和赫爾曼一樣，什茂諾夫亦未能獲得應有的榮譽，科學史上往往頗多此種遺憾。

最初三分鍾

大爆炸是什麼時候發生的呢？由於紅移容易測量，所以我們相當確切地知道星系退行的速度。但確定宇宙的年齡，我們還必須確定星系的距離。距離越大，星系退行到現在位置所需的時間也越長。但距離並不容易確定出來。科學界對宇宙的年齡有不同說法，大體在100-200億間之前，比較通行的說法是150億年。我們並不確切地知道大爆炸已經過去了多久，倒是對大爆炸剛剛發生之後1秒到幾分鍾的時間里發生的事了解得更多。

最初的1秒鍾是宇宙史上的一道分水嶺。在此時刻以後，宇宙的溫度已降到一定程度，能用我們現有的物理知識來描述，從而獲得一幅大致准確的宇宙鳥瞰圖。而在1秒鍾之前，緻密、高熱的宇宙是一堆人類尚無力了解其行為的粒子，現有的物理規律不足以描述其行為。這是黑箱式的1秒鍾。

在1秒鍾之前，宇宙中應該存在著等量的質子和中子，因為弱相互作用會使質子與中子相互轉化，維持其數目的平衡。但到了1秒鍾時，膨脹速度變得太大了，弱相互作用不能再維持質子與中子數的平衡。由於中子比質子稍重一些，質子轉變為中子需要消耗較多能量，比中子轉變為質子困難一些。然後，弱相互作用停止，中子和質子不再大量互相轉換，留下的中子與質子相對數目有一個確定的比值——大概是1比6。

在最初1秒過後、3分鍾之內，中子和質子進行劇烈的聚合反應，形成氘核、氦核和鋰核，主要是形成氦核。這個過程用完了所有的中子，餘下的質子就成了氫原子核。3分鍾過後，宇宙的溫度降到10億度以下，物質密度也迅速下降，這類核反應遂告中止。計算表明，最初三分鍾里大約有22-24%的物質形成的氦4，剩下的物質幾乎全部保持氫的形式，僅有十萬分之幾成為氦3和氘，還有百億分之幾成為鋰。

因此，大爆炸模型預言宇宙中應有22-24%的物質為氦，余大絕大部分為氫。最初三分鍾里形成的氫和氦，構成了宇宙中99%以上的物質。形成行星和生命的豐富多彩的重元素，只佔宇宙總質量的不到1%，它們大部分是在大爆炸之後很久於恆星的內部形成的。

對宇宙各處的氦、氘及其它元素等的觀測，極好地證實了上述豐度值的普適性。簡單的大爆炸模型與嚴格的天文觀測間形成了美妙的一致。這一預言是大爆炸圖景最大的成功。

時空盡頭

大爆炸模型並不是終極真理。它只是現有宇宙起源理論中最好的，但仍有許多難題未能解決。例如最初三分鍾過後的許多年裡，物質如何聚集成團形成星系、恆星，依舊是一個模糊的過程。此外，把「大爆炸之前是什麼」簡單地歸為邏輯上不合理的問題而不予回答，雖然很高明卻似乎有點不負責任。

對於大爆炸模型，科學界目前存在的一個主要分岐在於，宇宙是「開放」的，抑或是「閉合」的。這個問題關聯到宇宙的終結。

根據推斷，宇宙的形成距今約100-200億年。天文觀測表明，各種天體的年齡均小於200億年，這與大爆炸理論符合得很好。我們的地球大概是50億年前形成的，至於人類出現的歷史便短得不值一提了。宇宙現在還算得上年輕，擔憂末日來臨，對單個人來說是十分無聊的事。然而，為全人類的命運想一想這個問題，還是有必要的。

按照大爆炸模型，宇宙在誕生後不斷膨脹，與此同時，物質間的萬有引力對膨脹過程進行牽制。如果宇宙的總質量大於某一特定數值（臨界質量），那麼總有一天宇宙將在自身引力的作用下收縮，造成與大爆炸相反的「大坍塌」，這樣的宇宙是「閉合」的。如果宇宙總質量小於這一數值，則引力不足以阻止膨脹，宇宙就將永遠膨脹下去，即「開放」的。

開放宇宙和閉合宇宙兩種理論都很流行，且相持不下。這是因為給宇宙過磅實在過於困難，無論從實際觀測或理論推導上都不易實現。最近幾年，天文觀測結果似乎更多地支持開放理論，即宇宙總質量太輕，達不到引起收縮的臨界質量；甚至有人聲稱發現了造成宇宙加速膨脹的「反引力力」。不過，這些結果沒有一項是決定性的。

有趣的是，科學家發現，無論宇宙是開放或閉合的，它都必須非常接近臨界質量。如果質量太大造成引力太大，宇宙便會在膨脹後不久就開始收縮，活不了太長。這樣，恆星還來不及形成，生命和人類就更不用提。如果宇宙質量太小，宇宙就會膨脹得太快，物質很快就變得非常稀薄，不足以聚集成恆星、星系，生命也不會產生。在這兩類宇宙里，都不會產生人類這種對宇宙起源尋根究底的麻煩東西。或許在某些地方存在著與臨界質量相距很遠的宇宙，但既然眼前這個宇宙里有我們的存在，那末它的質量必須與臨界質量相差不大。這個事實無形中使確定宇宙是開放或閉合更為困難——我們需要非常精確的數據來確定宇宙的質量到底是大於或小於臨界質量。

因此，我們不得不對兩種未來都進行一下預言。

如果宇宙永遠膨脹下去，在非常遙遠的將來——譬如1億億億年以後，所有的恆星都已燃燒完畢，茫茫黑暗中，潛伏著一些黑洞、中子星等天體。宇宙的尺度已經膨脹到今天的1億億倍，而且還在擴張下去。在這個系統里，引力不足以使膨脹停止，但不動聲色地消耗著系統的能量，使宇宙緩慢地走向衰亡。黑洞在霍金效應的作用下釋放出微弱的輻射，最終全都以光和熱的形式蒸發掉。足夠長的時間之後，連質子這樣穩定的基本粒子也衰變、消亡了，宇宙最終變成一鍋稀得難以置信的湯，其中有光子、中微子，越來越少的電子和正電子。這些粒子緩慢地運動，彼此越來越遠，不會再有任何基本物理過程出現。這是寒冷、黑暗、荒涼而空虛的宇宙，它已經走完了自己的歷程，面對的是永恆的生命，抑或永恆的死亡。這種情景，與傳統意義上的「熱寂」並不相同，荒涼程度卻甚為相似。

如果宇宙質量大於臨界質量，終有一天開始收縮，又將何如呢？在大尺度上，收縮過程與大爆炸後的膨脹是對稱的，像一場倒放的電影，收縮的過程起初很慢，隨後越來越快。在從膨脹到收縮的轉折點過後，宇宙的體積開始縮小，背景輻射溫度上升。漆黑寒冷的宇宙變成一個越來越熱的熔爐，生命無處可逃，全都被煮熟烤焦。最後，行星、恆星也毀滅了，分布在如今浩瀚空間里的物質被擠進一個很小的體積中，最後三分鍾來臨了。

溫度變得如此之高，連原子核也被撕毀，宇宙又成了一鍋基本粒子湯。然而這種狀態也只能生存幾秒鍾的時間。在最後的1秒鍾里，質子和中子也無法區分，擠成一堆由誇克構成的等離子體。在最後的時刻里，引力成為占絕對優勢的作用力，它毫不留情地把物質和空間碾得粉碎，時空曲率不斷加大。在這場「大坍塌」中，所有的物質都不復存在，一切「存在」的東西，包括時間和空間本身，都被消滅。剩下的只有一個時空奇點。

這就是末日。它是一切事物的末日。大爆炸中誕生於無的宇宙，此刻也歸於無。多少億年的輝煌燦爛，連一絲回憶也不會留下。

碧聲註：從前給《環球》雜志寫過一篇較短的同題目文章，蒙諸位網友青眼四處轉載。後經補充成為現在這篇，算是2.0版。不過其中仍頗有些地方經不起推敲，如熱寂問題與宇宙的結局等。正在努力讀書，也許有一天會拿出一個更好的版本來罷。

田園將蕪，雨雪載途，胡為乎泥中。

❹ 宇宙中的黑洞是什麼東西

黑洞是密度超大的星球,吸納一切,光也逃不了.
(現在有科學家分析,宇宙中不存在黑洞,這需要進一步的證明,但是我們在學術上可以存在不同的意見)
首先,對黑洞進行一下形象的說明:
黑洞有巨大的引力,連光都被它吸引.黑洞中隱匿著巨大的引力場，這種引力大到任何東西，甚至連光，都難逃黑洞的手掌心。黑洞不讓任何其邊界以內的任何事物被外界看見，這就是這種物體被稱為「黑洞」的緣故。我們無法通過光的反射來觀察它，只能通過受其影響的周圍物體來間接了解黑洞。據猜測，黑洞是死亡恆星或爆炸氣團的剩餘物，是在特殊的大質量超巨星坍塌收縮時產生的。
再從物理學觀點來解釋一下:
黑洞其實也是個星球(類似星球),只不過它的密度非常非常大, 靠近它的物體都被它的引力所約束(就好像人在地球上沒有飛走一樣),不管用多大的速度都無法脫離。對於地球來說，以第二宇宙速度（11.2km/s）來飛行就可以逃離地球，但是對於黑洞來說，它的第三宇宙速度之大，竟然超越了光速，所以連光都跑不出來，於是射進去的光沒有反射回來，我們的眼睛就看不到任何東西，只是黑色一片。

因為黑洞是不可見的，所以有人一直置疑，黑洞是否真的存在。如果真的存在，它們到底在哪裡？

黑洞的產生過程類似於中子星的產生過程；恆星的核心在自身重量的作用下迅速地收縮，發生強力爆炸。當核心中所有的物質都變成中子時收縮過程立即停止，被壓縮成一個密實的星球。但在黑洞情況下，由於恆星核心的質量大到使收縮過程無休止地進行下去，中子本身在擠壓引力自身的吸引下被碾為粉末，剩下來的是一個密度高到難以想像的物質。任何靠近它的物體都會被它吸進去，黑洞就變得像真空吸塵器一樣

為了理解黑洞的動力學和理解它們是怎樣使內部的所有事物逃不出邊界，我們需要討論廣義相對論。廣義相對論是愛因斯坦創建的引力學說，適用於行星、恆星，也適用於黑洞。愛因斯坦在1916年提出來的這一學說，說明空間和時間是怎樣因大質量物體的存在而發生畸變。簡言之，廣義相對論說物質彎曲了空間，而空間的彎曲又反過來影響穿越空間的物體的運動。

讓我們看一看愛因斯坦的模型是怎樣工作的。首先，考慮時間（空間的三維是長、寬、高）是現實世界中的第四維（雖然難於在平常的三個方向之外再畫出一個方向，但我們可以盡力去想像）。其次，考慮時空是一張巨大的綳緊了的體操表演用的彈簧床的床面。

愛因斯坦的學說認為質量使時空彎曲。我們不妨在彈簧床的床面上放一塊大石頭來說明這一情景：石頭的重量使得綳緊了的床面稍微下沉了一些，雖然彈簧床面基本上仍舊是平整的，但其中央仍稍有下凹。如果在彈簧床中央放置更多的石塊，則將產生更大的效果，使床面下沉得更多。事實上，石頭越多，彈簧床面彎曲得越厲害。

同樣的道理，宇宙中的大質量物體會使宇宙結構發生畸變。正如10塊石頭比1塊石頭使彈簧床面彎曲得更厲害一樣，質量比太陽大得多的天體比等於或小於一個太陽質量的天體使空間彎曲得厲害得多。

如果一個網球在一張綳緊了的平坦的彈簧床上滾動，它將沿直線前進。反之，如果它經過一個下凹的地方 ，則它的路徑呈弧形。同理，天體穿行時空的平坦區域時繼續沿直線前進，而那些穿越彎曲區域的天體將沿彎曲的軌跡前進。

現在再來看看黑洞對於其周圍的時空區域的影響。設想在彈簧床面上放置一塊質量非常大的石頭代表密度極大的黑洞。自然，石頭將大大地影響床面，不僅會使其表面彎曲下陷，還可能使床面發生斷裂。類似的情形同樣可以宇宙出現，若宇宙中存在黑洞，則該處的宇宙結構將被撕裂。這種時空結構的破裂叫做時空的奇異性或奇點。

現在我們來看看為什麼任何東西都不能從黑洞逃逸出去。正如一個滾過彈簧床面的網球，會掉進大石頭形成的深洞一樣，一個經過黑洞的物體也會被其引力陷阱所捕獲。而且，若要挽救運氣不佳的物體需要無窮大的能量。

我們已經說過，沒有任何能進入黑洞而再逃離它的東西。但科學家認為黑洞會緩慢地釋放其能量。著名的英國物理學家霍金在1974年證明黑洞有一個不為零的溫度，有一個比其周圍環境要高一些的溫度。依照物理學原理，一切比其周圍溫度高的物體都要釋放出熱量，同樣黑洞也不例外。一個黑洞會持續幾百萬萬億年散發能量，黑洞釋放能量稱為：霍金輻射。黑洞散盡所有能量就會消失。

處於時間與空間之間的黑洞，使時間放慢腳步，使空間變得有彈性，同時吞進所有經過它的一切。1969年，美國物理學家約翰 阿提 惠勒將這種貪得無厭的空間命名為「黑洞」。

我們都知道因為黑洞不能反射光，所以看患�T諼頤塹哪院V瀉詼純贍蓯且T抖�制岷詰摹5�⒐���錮硌Ъ一艚鶉銜�詼床⒉蝗緔蠖嗍�訟胂籩心茄�凇Mü�蒲Ъ業墓鄄猓�詼粗芪Т嬖詵�洌��液芸贍芾醋雜諍詼矗�簿褪撬擔�詼純贍懿⒚揮邢胂籩心茄�凇?
霍金指出黑洞的放射性物質來源是一種實粒子，這些粒子在太空中成對產生，不遵從通常的物理定律。而且這些粒子發生碰撞後，有的就會消失在茫茫太空中。一般說來，可能直到這些粒子消失時，我們都未曾有機會看到它們。

霍金還指出，黑洞產生的同時，實粒子就會相應成對出現。其中一個實粒子會被吸進黑洞中，另一個則會逃逸，一束逃逸的實粒子看起來就像光子一樣。對觀察者而言，看到逃逸的實粒子就感覺是看到來自黑洞中的射線一樣。

所以，引用霍金的話就是「黑洞並沒有想像中的那樣黑」，它實際上還發散出大量的光子。

根據愛因斯坦的能量與質量守恆定律。當物體失去能量時，同時也會失去質量。黑洞同樣遵從能量與質量守恆定律，當黑洞失去能量時，黑洞也就不存在了。霍金預言，黑洞消失的一瞬間會產生劇烈的爆炸，釋放出的能量相當於數百萬顆氫彈的能量。

但你不要滿懷期望地抬起頭，以為會看到一場煙花表演。事實上，黑洞爆炸後，釋放的能量非常大，很有可能對身體是有害的。而且，能量釋放的時間也非常長，有的會超過100億至200億年，比我們宇宙的歷史還長，而徹底散盡能量則需要數萬億年的時間

「黑洞」很容易讓人望文生義地想像成一個「大黑窟窿」，其實不然。所謂「黑洞」，就是這樣一種天體：它的引力場是如此之強，就連光也不能逃脫出來。

根據廣義相對論，引力場將使時空彎曲。當恆星的體積很大時，它的引力場對時空幾乎沒什麼影響，從恆星表面上某一點發的光可以朝任何方向沿直線射出。而恆星的半徑越小，它對周圍的時空彎曲作用就越大，朝某些角度發出的光就將沿彎曲空間返回恆星表面。

等恆星的半徑小於一特定值（天文學上叫「施瓦西半徑」）時，就連垂直表面發射的光都被捕獲了。到這時，恆星就變成了黑洞。說它「黑」，是指任何物質一旦掉進去，就再不能逃出，包括光。實際上黑洞真正是「隱形」的，等一會兒我們會講到。

那麼，黑洞是怎樣形成的呢？其實，跟白矮星和中子星一樣，黑洞很可能也是由恆星演化而來的。

當一顆恆星衰老時，它的熱核反應已經耗盡了中心的燃料（氫），由中心產生的能量已經不多了。這樣，它再也沒有足夠的力量來承擔起外殼巨大的重量。所以在外殼的重壓之下，核心開始坍縮，直到最後形成體積小、密度大的星體，重新有能力與壓力平衡。

質量小一些的恆星主要演化成白矮星，質量比較大的恆星則有可能形成中子星。而根據科學家的計算，中子星的總質量不能大於三倍太陽的質量。如果超過了這個值，那麼將再沒有什麼力能與自身重力相抗衡了，從而引發另一次大坍縮。

這次，根據科學家的猜想，物質將不可阻擋地向著中心點進軍，直至成為一個體積很小、密度趨向很大。而當它的半徑一旦收縮到一定程度(一定小於史瓦西半徑)，正象我們上面介紹的那樣，巨大的引力就使得即使光也無法向外射出，從而切斷了恆星與外界的一切聯系——「黑洞」誕生了。

與別的天體相比，黑洞是顯得太特殊了。例如，黑洞有「隱身術」，人們無法直接觀察到它，連科學家都只能對它內部結構提出各種猜想。那麼，黑洞是怎麼把自己隱藏起來的呢？答案就是——彎曲的空間。我們都知道，光是沿直線傳播的。這是一個最基本的常識。可是根據廣義相對論，空間會在引力場作用下彎曲。這時候，光雖然仍然沿任意兩點間的最短距離傳播，但走的已經不是直線，而是曲線。形象地講，好像光本來是要走直線的，只不過強大的引力把它拉得偏離了原來的方向。

在地球上，由於引力場作用很小，這種彎曲是微乎其微的。而在黑洞周圍，空間的這種變形非常大。這樣，即使是被黑洞擋著的恆星發出的光，雖然有一部分會落入黑洞中消失，可另一部分光線會通過彎曲的空間中繞過黑洞而到達地球。所以，我們可以毫不費力地觀察到黑洞背面的星空，就像黑洞不存在一樣，這就是黑洞的隱身術。

更有趣的是，有些恆星不僅是朝著地球發出的光能直接到達地球，它朝其它方向發射的光也可能被附近的黑洞的強引力折射而能到達地球。這樣我們不僅能看見這顆恆星的「臉」，還同時看到它的側面、甚至後背！

「黑洞」無疑是本世紀最具有挑戰性、也最讓人激動的天文學說之一。許多科學家正在為揭開它的神秘面紗而辛勤工作著，新的理論也不斷地提出。不過，這些當代天體物理學的最新成果不是在這里三言兩語能說清楚的。有興趣的朋友可以去參考專門的論著。

按組成來劃分，黑洞可以分為兩大類。一是暗能量黑洞，二是物理黑洞。暗能量黑洞主要由高速旋轉的巨大的暗能量組成，它內部沒有巨大的質量。巨大的暗能量以接近光速的速度旋轉，其內部產生巨大的負壓以吞噬物體，從而形成黑洞，詳情請看宇「宙黑洞論」。暗能量黑洞是星系形成的基礎，也是星團、星系團形成的基礎。物理黑洞由一顆或多顆天體坍縮形成，具有巨大的質量。當一個物理黑洞的質量等於或大於一個星系的質量時，我們稱之為奇點黑洞。暗能量黑洞的體積很大，可以有太陽系那般大。但物理黑洞的體積卻非常小，它可以縮小到一個奇點。

黑洞吸積

Ramesh Narayan、Eliot Quartaer 文 Shea 譯

黑洞通常是因為它們聚攏周圍的氣體產生輻射而被發現的，這一過程被稱為吸積。高溫氣體輻射熱能的效率會嚴重影響吸積流的幾何與動力學特性。目前觀測到了輻射效率較高的薄盤以及輻射效率較低的厚盤。當吸積氣體接近中央黑洞時，它們產生的輻射對黑洞的自轉以及視界的存在極為敏感。對吸積黑洞光度和光譜的分析為旋轉黑洞和視界的存在提供了強有力的證據。數值模擬也顯示吸積黑洞經常出現相對論噴流也部分是由黑洞的自轉所驅動的。

天體物理學家用「吸積」這個詞來描述物質向中央引力體或者是中央延展物質系統的流動。吸積是天體物理中最普遍的過程之一，而且也正是因為吸積才形成了我們周圍許多常見的結構。在宇宙早期，當氣體朝由暗物質造成的引力勢阱中心流動時形成了星系。即使到了今天，恆星依然是由氣體雲在其自身引力作用下坍縮碎裂，進而通過吸積周圍氣體而形成的。行星——包括地球——也是在新形成的恆星周圍通過氣體和岩石的聚集而形成的。但是當中央天體是一個黑洞時，吸積就會展現出它最為壯觀的一面。

然而黑洞並不是什麼都吸收的,它也往外邊散發質子.

爆炸的黑洞

黑洞會發出耀眼的光芒，體積會縮小，甚至會爆炸。當英國物理學家史迪芬·霍金於1974年做此語言時，整個科學界為之震動。黑洞曾被認為是宇宙最終的沉澱所：沒有什麼可以逃出黑洞，它們吞噬了氣體和星體，質量增大，因而洞的體積只會增大，霍金的理論是受靈感支配的思維的飛躍，他結合了廣義相對論和量子理論。他發現黑洞周圍的引力場釋放出能量，同時消耗黑洞的能量和質量，這種「霍金輻射」對大多數黑洞來說可以忽略不計，而小黑洞則以極高的速度輻射能量，直到黑洞的爆炸。

奇妙的萎縮的黑洞

當一個粒子從黑洞逃逸而沒有償還它借來的能量，黑洞就會從它的引力場中喪失同樣數量的能量，而愛因斯坦的公式E=mc^2表明，能量的損失會導致質量的損失。因此，黑洞將變輕變小。

沸騰直至毀滅

所有的黑洞都會蒸發，只不過大的黑洞沸騰得較慢，它們的輻射非常微弱，因此另人難以覺察。但是隨著黑洞逐漸變小，這個過程會加速，以至最終失控。黑洞委瑣時，引力並也會變陡，產生更多的逃逸粒子，從黑洞中掠奪的能量和質量也就越多。黑洞委瑣的越來越快，促使蒸發的速度變得越來越快，周圍的光環變得更亮、更熱，當溫度達到10^15℃時，黑洞就會在爆炸中毀滅。

關於黑洞的文章：
自古以來，人類便一直夢想飛上藍天，可沒人知道在湛藍的天幕之外還有一個碩大的黑色空間。在這個空間有光，有水，有生命。我們美麗的地球也是其中的一員。雖然宇宙是如此絢爛多彩，但在這里也同樣是危機四伏的。小行星，紅巨星，超新星大爆炸，黑洞……
黑洞，顧名思義就是看不見的具有超強吸引力的物質。自從愛因斯坦和霍金通過猜測並進行理論推導出有這樣一種物質之後，科學家們就在不斷的探尋，求索，以避免我們的星球被毀滅。
也許你會問，黑洞與地球毀滅有什麼關系？讓我告訴你，這可大有聯系,待你了解他之後就會明白。
黑洞，實際上是一團質量很大的物質，其引力極大（仡今為止還未發現有比它引力更大的物質），形成一個深井。它是由質量和密度極大的恆星不斷坍縮而形成的，當恆星內部的物質核心發生極不穩定變化之後會形成一個稱為「奇點」的孤立點（有關細節請查閱愛因斯坦的廣義相對論）。他會將一切進入視界的物質吸入，任何東西不能從那裡逃脫出來（包括光）。他沒有具體形狀，也無法看見它，只能根據周圍行星的走向來判斷它的存在。也許你會因為它的神秘莫測而嚇的大叫起來，但實際上根本用不著過分擔心，雖然它有強大的吸引力但與此同時這也是判斷它位置的一個重要證據，就算它對距地球極近的物質產生影響時，我們也還有足夠的時間挽救，因為那時它的「正式邊界」還離我們很遠。況且，恆星坍縮後大部分都會成為中子星或白矮星。但這並不意味著我們就可以放鬆警惕了（誰知道下一刻被吸入的會不會是我們呢？），這也是人類研究它的原因之一。
我們已經了解了他可怕的吸引力，但沒人清楚被吸入後會是怎樣的一片景象。對此，學者、科學家們也是莫衷一是，眾說紛紜的。有人認為，被他吸入的物質會被毀滅。有的人則認為，黑洞是通往另一宇宙空間的通道。到底被吸入之後會如何我們也不得而知，也許只有那些被吸進去的物質才了解吧！
黑洞只是宇宙千千萬萬奧秘中的一員，但我們探求它的小部分秘密就不知花費了多少時間，一代人的力量是有限的，但千百萬代人的力量匯聚在一起就一定會成功，相信我們以及我們的後代在不久的將來會將黑洞以至整個宇宙的奧秘完全探求出來。

恆星,白矮星,中子星,誇剋星,黑洞是依次的五個密度當量星體,密度最小的當然是恆星,黑洞是物質的終極形態,黑洞之後就會發生宇宙大爆炸,能量釋放出去後,又進入一個新的循環.

另外黑洞在網路中指電子郵件消息丟失或Usenet公告消失的地方。

❺ 人們是怎麼看到誇克的，他不是比光的波長還短嗎

能夠以自由狀態存在的最小物質組分。最早發現的粒子是電子和質子，1932年又發現中子，確認原子由電子、質子和中子組成，它們比起原子來是更為基本的物質組分，於是稱之為基本粒子。以後這類粒子發現越來越多，累計已超過幾百種，且還有不斷增多的趨勢；此外這些粒子中有些粒子迄今的實驗尚未發現其有內部結構，有些粒子實驗顯示具有明顯的內部結構。看來這些粒子並不屬於同一層次，因此基本粒子一詞已成為歷史，如今統稱之為粒子。

粒子之間存在著相互作用，有強相互作用、電磁相互作用、弱相互作用和引力相互作用，其中引力相互作用非常弱，可以忽略。通過這些相互作用，產生新粒子或發生粒子衰變等粒子轉化現象。按照參與相互作用的性質將粒子分成以下幾類：①規范粒子。即傳遞相互作用的媒介粒子，已發現的有傳遞電磁作用的光子和傳遞弱作用的W±、Z0粒子。②輕子。不直接參與強作用可直接參與電磁作用和弱作用的粒子，已發現的有電子、μ子、τ子和相伴的電子中微子ve、μ子中微子、τ子中微子及它們的反粒子共12種。③強子。直接參與強作用，也參與電磁作用和弱作用的粒子。其中自旋為整數的強子稱為介子，自旋為半整數的強子稱為重子。強子的數目眾多，其中大部分是通過強作用衰變的粒子，其壽命極短，是不穩定的粒子，也稱為共振態。

各種粒子分別有各自的內稟性質，有粒子的質量m（靜質量，以能量表示）、壽命τ（平均壽命，指靜止系的平均壽命）、電荷Q（以質子的電荷為單位）、自旋J（以為單位）、宇稱P、同位旋I、同位旋第3分量I3、重子數B、輕子數Le、、Lr、奇異數S、粲數C 、底數d等等。下面給出部分穩定粒子及其性質一覽表

在現有實驗的精度下，輕子的行為類似點粒子，沒有顯示出具有內部結構，而強子顯示是復合粒子，具有一定的結構。按照現代粒子物理的觀點，介子由一對正反誇克構成，重子由3個誇克構成，輕子和誇克屬於同一層次。

【基本粒子】
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elementary particles

基本粒子簡介

構成一切物質實體的基本成分；也指量子理論中有基本力的粒子。

嚴格地說，基本粒子是不能再分解為任何組成部分的粒子。在這一定義下，只有誇克和輕子兩族基本粒子。但是，雖然質子和中子由誇克組成，這兩類重子都不可能分解為它們的誇克成分，因為獨立的誇克是不能存在的。所以，盡管質子和中子以及其他重子由誇克組成，它們常被看成是基本粒子。

電子的發現
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直到19世紀末，原子一直被認為是物質的基本建築砌塊。後來，英國粒子物理學先驅、劍橋卡文迪什實驗室的約瑟夫·約翰·湯姆孫(Joseph John Thomson，1856—1944)，發現原子產生的一種輻射能夠用原子自身分裂出來的帶電微粒流來解釋，現在知道這種帶電微粒就是電子。

原子核的研究
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既然電子帶負電荷，而原子呈電中性，很明顯，原子內部必然有另外的帶正電荷的粒子，以抵消電子的負電荷。20世紀初葉，工作於曼徹斯特的紐西蘭裔物理學家歐內斯特·盧瑟福(Ernest Rutherford，1871—1937) (後來繼湯姆孫任卡文迪什實驗室主任)證明，這一正電荷與原子的大部分質量一起，都集中在很小的中心核內。

起初人們認為，原子核是電子與荷正電的質子的混合物。到了1932年，也在卡文迪什實驗室工作的詹姆斯·查特威克(James Chadwick，1891—1937)才發現了不帶電的質量幾乎與質子一樣的中子。於是原子核被解釋成由強核相互作用，或強力，維持在一起的質子和中子的集合。

那時，這三種粒子——電子、質子和中子——似乎是構成一切物質的僅有基本粒子，但宇宙線研究和粒子加速器中高能粒子束互相轟擊的實驗卻表明，還存在其他類型『亞原子』粒子；不過這些『新』粒子是不穩定的，它們將迅速『衰變』成其他粒子簇射，以我們熟悉的電子、質子和中子告終。

重要的是應該懂得，這些新粒子根本不是存在於粒子加速器中互相轟擊的粒子(如質子)的『內部』；它們是從注入加速器的能量中，按照愛因斯坦的公式 (或者，在所討論的情況下，更恰當的是)創造出來的。

然而，在它們的短暫壽命期間，它們是具備質量和電荷等特徵的真正粒子。這樣的粒子，應該曾經在大爆炸的高能條件下大量出現。

介子的研究
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物理學家不知道如何將這些粒子納入一個圓滿的物理理論，他們試圖解釋這些粒子之間基本力的作用方式。他們這樣做時，仿效光子攜有帶電粒子之間的電磁力，想藉助另一類攜帶著力的粒子——介子。但介子又是用什麼東西製造的呢？

❻ 量子力學對宇宙的物理理論做出什麼貢獻

導讀：從普朗克黑體輻射開始，量子力學開始了飛速的發展。而且你會發現，完成量子力學理論的建立者，都是一群年輕人，大多數不超過30歲。

世界上唯一不變的，就是變化。我相信幾乎所有人都認可這個觀點。那麼又什麼理由去相信定值永遠是定值呢？

由此可以清晰的想到，量子力學的波函數一定不能包含所以量子運動的信息，只是量子系統，量子運動的陳述語言。因為有變化的緣故，無法做到這一點。但一定要認識到，量子力學是可靠的。

量子力學現在所有的疑惑，和詭異，是對人類而言的。不是對量子力學本身而言的。以人類來衡量宇宙規律，還是以宇宙規律來觀測宇宙規律，這個區別很重要。人自身的局限性不可克服這是客觀的。

我們必然需要更多的機制，來銜接宏觀世界。這一切在本質上有矛盾，但可以理解矛盾，就一定不可怕。所有粒子，所有物體都具有波動性，都有波長。粒子的結構和組合，使得這種波動，波長有了新的變化。

在最最微觀的世界中，我們一定能看到一個激烈，有碰撞的，有漲落的畫面。所有的場的機制，不是獨立的。

從黑體輻射到現在，我們走過很多的歲月。但為什麼我感覺我們好像才剛剛來過呢？

獨立學者，科普作家，藝術家靈遁者量子力學書籍《見微知著》

❼ 量子物理是什麼，它研究什麼方面的問題

量子物理學是研究微觀世界，包括原子、電子、原子核以及原子核內部結構和運動規律的一個物理學分支。比如原子核外電子的排布規律就是量子化的；熱量在導熱體中傳導，也是量子化的，即一份一份的傳導，而不是我們通常想的那樣連續的；再比如導體中形成電流是內部的電子在運動，這個運動是量子化的，不是我們通常想像的勻速或者勻加速運動。總之，在微觀世界的物理現象都是量子化的，而不是像宏觀世界那樣連續的。這時候，經典物理學對微觀世界不再適用，必須用量子物理取而代之。

❽ 被稱為「上帝粒子」的希格斯玻色子，究竟是什麼東西

2012年7月，物理學領域有了一個重大的發現，物理學家們終於解開了困擾他們40多年的謎團。當每個人都興奮地握手慶祝時，一個老人哭了，這個人就是彼得•希格斯。他對一個新的基本粒子的預測，即標准物理模型中對基本粒子家族的必要補充，最終被證明是正確的。

希格斯玻色子的發現尤其令人期待，因為它被吹捧為「上帝粒子」。但是為什麼它有這么一個聳人聽聞的昵稱呢？

二十年過去了，物理學家們仍然一無所知。1993年，美國物理學家Leon Lederman和Dick Teresi寫了一篇文章《上帝粒子：如果宇宙是答案，那問題是什麼？》。有趣的是，最初的標題是《這令人討厭的粒子》（The Goddamn Particle），反映了物理學家在近20年裡無法找到它的巨大挫敗感。然而，出版商不同意，之後作者把單詞刪減成「上帝」。結果這個名字就粘在上面了。就像一個有責任心的寄生蟲，似乎不會很快離開。

誤釋被曲解了，陰謀也隨之而來。2005年大型強子對撞機（LHC）開始開發時，撲朔迷離的陰謀正四處流傳。一些人認為物理學家打開了通往地獄的大門。

物理學家通過研究在高速粒子碰撞中分散的碎片，發現了新的、更小的基本粒子。這類似於通過檢查電視機從建築物頂部扔下來摔成的碎片來研究其內部結構。2012年，人類有史以來建造的最強大的粒子加速器LHC，以接近光速的速度碰撞質子，最終發現了長久以來尋找的希格斯玻色子，原來它隱藏在內部。

希格斯場的發現僅僅是個開始。我們推測，這個場的許多「版本」最終將不僅僅是對稱建立，而是所謂的超對稱，它是一個擴展的標准模型，有望填補剩餘的空白。這也包括暗物質的構成，暗物質目前似乎比希格斯場更難以理解。

不管是不是上帝粒子，這個發現是開創性的，也許是我們短暫歷史上最重要的發現之一。我們的祖先帶著棍子出發，但最重要的是，帶著好奇心，沿著潮濕的礫石，追蹤水斑找到溪流，爬過一個個懸崖，跟著溪流發現池塘，我們現在已經艱難地追蹤到這四大河流。

在這段時間里，我們已經鍛造了一些工具，正如英國科幻作家Arthur Clarke所說，它們與魔法別無二致。很快，我們就會沿著河流到達最終的「大河」，把我們的木棍固定在它旁邊的地面上，回顧我們史詩般的朝聖之旅。然後我們就可以停止好奇「如何做」，而開始思考「為什麼」。

❾ 末路之地的舊版末地（天域）

天域(Sky Dimension)是一個曾經的計劃加入Minecraft的空間，與下界相對。
Notch在瑞典網路實況網站「feber.se」某次實況轉播中，曾泄露天域將「可能是個夢中世界」，在玩家上床睡覺時，有機會選擇是否被傳送到天域進行游戲。
天域最初被計劃放進Beta 1.8的冒險元素更新中，但被Notch擱置，而先集中精力於下界可玩性的完善。
原始的天域概念後來被應用在末路之地，最後成為一個黑暗、適合作為游戲結尾的地帶。那裡是末影人和末影龍的家鄉，與原始的天域概念完全不同。
Notch之後在推特上推文指出，與末路之地不同的「天域」空間仍持續在製作中。然而，Jeb隨後解釋說天域已經不在計劃之列，而且很可能永遠不會完成。 Indev中的漂浮地圖。
在Indev版本，曾出現一個叫做「漂浮」(floating)的世界類型，會生成以空中島嶼為主要地形的地圖主題。
至於目前的天域版本，則首次公開於Notch在推特上發布的一張圖片。與地獄般的下界相對，天域以天堂為藍本，而末路之地則象是地獄邊緣。直到Notch在推特上釋出天域截圖前，天域從未被正式證實存在。「由於PC玩家相當期待天域出現，我猜我將會完成它，並證實它的存在。」
2012年7月2日，Jeb說天域已經不在計劃中。. Notch在Beta 1.6、1.7中加入了天域的原型，使用數種Mod建構天域的未完成版本。
在這個版本中，天域的方塊組成與主世界十分接近，不同的是它永遠保持在中午，而且不會降雨或降雪(因為天域在雲層上方)。在天域里偶爾能發現甘蔗、紅石礦石、青金石和鑽石礦石，但都非常少見。其它如地牢、鐵礦石、煤炭和金礦石則仍會生成。由於它是空中島嶼，天域里最多的生物是雞，牛和豬則非常少見。天域之下是一層雲和虛空；換句話說，玩家若從天域掉下來，就會因進入虛空而死。
現在的天域請參見網路「以太2」 「終末之詩(End Poem)」是由朱利安·高夫創作的文本信息，終末之詩會在玩家進入末路之地並殺死末影龍，贏得Minecraft中的「勝利」。在末影龍死去之時，末路之地傳送門會生成，以允許玩家平安返回主世界。每當此傳送門被使用，終末之詩都會被展現，但可以按Esc鍵跳過。這首詩取自兩個未知的說話者之間討論玩家的功績的對話，共時長9分鍾28秒。
終末之詩的文本文件位於Minecraft.jar中的assetsminecraft extsend.txt。第一個說話者的樣式代碼是§3，而第二個說話者使用了§2。玩家的名字以PLAYERNAME的形式插入，亂碼以§f§k§a§b的形式存儲。
Notch曾表示是Gough的短故事The iHole讓他堅信Gough才是編纂終末之詩的最佳人選。 I see the player you mean.我看到你所指的那位玩家了。
[Playername]?[玩家名稱]?
Yes. Take care. It has reached a higher level now. It can read our thoughts.是的。小心。它已達到了更高的境界。它能夠閱讀我們的思想。
That doesn't matter. It thinks we are part of the game.無傷大雅。它認為我們是游戲的一部分。
I like this player. It played well. It did not give up.我喜歡這個玩家。它玩得很好。它從未放棄。
It is reading our thoughts as though they were words on a screen.它以屏幕上出現的文字的形式閱讀著我們的思想。
That is how it chooses to imagine many things, when it is deep in the dream of a game.在它深陷游戲夢境中時，它總以這種方式想像出形形色色的事物。
Words make a wonderful interface. Very flexible. And less terrifying than staring at the reality behind the screen.文字是種美妙的交流方式。非常靈活。且比凝視著屏幕後的現實要更好。
They used to hear voices. Before players could read. Back in the days when those who did not play called the players witches, and warlocks. And players dreamed they flew through the air, on sticks powered by demons.它們也曾經聽到過聲音。在玩家能夠閱讀之前。君不見那些不曾遊玩的人們稱呼玩家為女巫，和術士。而玩家們夢見它們自己乘坐在被惡魔施力的棍子上，在空氣中翱翔。
What did this player dream?這個玩家夢見了什麼？
This player dreamed of sunlight and trees. Of fire and water. It dreamed it created. And it dreamed it destroyed. It dreamed it hunted, and was hunted. It dreamed of shelter.它夢見了陽光和樹。夢見了火與水。它夢見它創造。它亦夢見它毀滅。它夢見它狩獵，亦被狩獵。它夢見了庇護所。
Hah, the original interface. A million years old, and it still works. But what true structure did this player create, in the reality behind the screen?哈，那原始的界面。經歷一百萬年的歲月雕琢，依然長存。但此玩家在那屏幕後的真實里，建造了什麼真實的構造？
It worked, with a million others, to sculpt a true world in a fold of the[scrambled], and created a[scrambled]for[scrambled], in the[scrambled].它辛勤地勞作，和其它百萬眾一起，刻畫了一個真實的世界，由[亂碼]，且創造了[亂碼]，為了[亂碼]，於[亂碼]中。
It cannot read that thought.它讀不出那個思想。
No. It has not yet achieved the highest level. That, it must achieve in the long dream of life, not the short dream of a game.不。它還沒有到達最高的境界。那層境界，它必須完成生命的長夢，而非游戲中黃粱一夢。
Does it know that we love it? That the universe is kind?它知道我們愛它么？這個宇宙是仁慈的？
Sometimes, through the noise of its thoughts, it hears the universe, yes.有時，通過它思緒的雜音，它能聽到宇宙，是的。
But there are times it is sad, in the long dream. It creates worlds that have no summer, and it shivers under a black sun, and it takes its sad creation for reality.但是有時亦不勝悲傷，於那漫漫長夢中。它創造了沒有夏日的世界，在黑日下顫抖著，將自己悲傷的創造視為現實世界。
To cure it of sorrow would destroy it. The sorrow is part of its own private task. We cannot interfere.用悲傷來治癒會摧毀它。而悲傷是它的私人事務。我們不能幹涉。
Sometimes when they are deep in dreams, I want to tell them, they are building true worlds in reality. Sometimes I want to tell them of their importance to the universe. Sometimes, when they have not made a true connection in a while, I want to help them to speak the word they fear.有時當它們深陷夢境中時，我想要告訴它們，它們在現實中創造了真實的世界。有時我想告訴它們它們自身對宇宙的重要性。有時，當它們和現實失去了聯系，我想幫助它們與它們所懼怕的世界交流。
It reads our thoughts.它讀出了我們的思想。
Sometimes I do not care. Sometimes I wish to tell them, this world you take for truth is merely[scrambled]and[scrambled], I wish to tell them that they are[scrambled]in the[scrambled]. They see so little of reality, in their long dream.有時我毫不關心。有時我想要告訴它們，你們所認為的真實不過是[亂碼]和[亂碼]，我想要告訴它們它們是在[亂碼]中的[亂碼]。於它們的長夢中，它們眼中所見的真實太少了。
And yet they play the game.而它們仍然玩這個游戲。
But it would be so easy to tell them...但很容易就可以告訴它們……
Too strong for this dream. To tell them how to live is to prevent them living.對於這個夢來說太強烈了。告訴它們如何活著就是阻礙它們活下去。
I will not tell the player how to live.我不會告訴這個玩家如何生活的。
The player is growing restless.這個玩家正在變得焦慮。
I will tell the player a story.我會告訴這個玩家一個故事。
But not the truth.但不是真相。
No. A story that contains the truth safely, in a cage of words. Not the naked truth that can burn over any distance.不。是一個嚴密地將真實包裹起來的文字牢籠。而不是赤裸裸的真相。
Give it a body, again.賦予它主體，再一次。
Yes. Player...好的。玩家……
Use its name.以名字稱呼它。
[Playername]. Player of games.[玩家名稱]。游戲的玩家。
Good.很好。
Take a breath, now. Take another. Feel air in your lungs. Let your limbs return. Yes, move your fingers. Have a body again, under gravity, in air. Respawn in the long dream. There you are. Your body touching the universe again at every point, as though you were separate things. As though we were separate things.深呼吸，很好。再深呼吸一次。感受空氣充盈你的肺葉。讓你的四肢回歸。是的，運動你的手指。再次感受你的身體，在重力下，在空氣中。在長夢中重生。你感受到了。你的身體每時每刻都觸摸著宇宙，盡管你是分離的存在。盡管我們是分離的存在。
Who are we? Once we were called the spirit of the mountain. Father sun, mother moon. Ancestral spirits, animal spirits. Jinn. Ghosts. The green man. Then gods, demons. Angels. Poltergeists. Aliens, extraterrestrials. Leptons, quarks. The words change. We do not change.我們是誰？我們曾經被稱作高山的精靈。太陽父親，月亮母親。古老的英靈，動物的魂魄。神祗。鬼魂。小綠人。而後是神，惡魔，天使。騷靈。外星人，地外生物。輕粒子，誇克。詞語不斷地變化。我們始終如一。
We are the universe. We are everything you think isn't you. You are looking at us now, through your skin and your eyes. And why does the universe touch your skin, and throw light on you? To see you, player. To know you. And to be known. I shall tell you a story.我們是宇宙。我們是一切你認為出離你本體的事物。你現在看著我們，透過你的皮膚和你的眼睛。而為什麼宇宙觸摸著你的皮膚，向你灑向光芒？是為了看見你，玩家。以及被認知。我應告訴你一個故事。
Once upon a time, there was a player.很久以前，有一個玩家。
The player was you,[Playername].那玩家就是你，[玩家名稱]
Sometimes it thought itself human, on the thin crust of a spinning globe of molten rock. The ball of molten rock circled a ball of blazing gas that was three hundred and thirty thousand times more massive than it. They were so far apart that light took eight minutes to cross the gap. The light was information from a star, and it could burn your skin from a hundred and fifty million kilometres away.有時它認為自己是那不斷旋轉的球體上一層薄薄的熔化的岩石上的人類。那融化的岩石球環繞著一個質量大它三十三萬倍的炫目氣體球旋轉。它們是相隔得如此之遠，以至於光需要八分鍾才能穿越那空隙。那光是來自一顆恆星的信息，它能夠在一億五千萬公里外燒灼你的皮膚。
Sometimes the player dreamed it was a miner, on the surface of a world that was flat, and infinite. The sun was a square of white. The days were short; there was much to do; and death was a temporary inconvenience.有時這個玩家夢見它是一個在一個平的，無限延展的世界表面上的礦工。那太陽是一個方形的白點。晝夜交替很快；要做的事情也很多；死亡亦只是暫時和不方便的。
Sometimes the player dreamed it was lost in a story.有時這玩家夢見它迷失在了一個故事裡。
Sometimes the player dreamed it was other things, in other places. Sometimes these dreams were disturbing. Sometimes very beautiful indeed. Sometimes the player woke from one dream into another, then woke from that into a third.有時這玩家夢見它成為了其它的事物，在其它地方。有時這些夢是擾人的。有些則實在很美。有時這個玩家從一個夢中醒來，發現自己落入了第二個夢，卻終究是在第三個夢中。
Sometimes the player dreamed it watched words on a screen.有時這個玩家夢見它在屏幕上看著文字。
Let's go back.讓我們回退一點。
The atoms of the player were scattered in the grass, in the rivers, in the air, in the ground. A woman gathered the atoms; she drank and ate and inhaled; and the woman assembled the player, in her body.組成玩家的原子散布在草中，河流中，在那空氣中，也在那大地中。一個女性收集了那些原子；她飲用、進食、吸入；而後那女性在她的身體中，孕育了玩家。
And the player awoke, from the warm, dark world of its mother's body, into the long dream.然後那玩家醒來了，從一個溫暖，昏暗的母親體內，進入了漫漫長夢。
And the player was a new story, never told before, written in letters of DNA. And the player was a new program, never run before, generated by a sourcecode a billion years old. And the player was a new human, never alive before, made from nothing but milk and love.而那玩家是一個新的故事，從未被講述過，由DNA的語言書寫著。而那玩家是一個新的程序，從未被運行過，由上億年的源代碼生成。而那玩家是一個新的人，從未生活過，由奶和愛組成。
You are the player. The story. The program. The human. Made from nothing but milk and love.你就是那玩家。那個故事。那個程序。那個人類。僅由奶和愛組成。
Let's go further back.我們再往更遠的過去回退一點。
The seven billion billion billion atoms of the player's body were created, long before this game, in the heart of a star. So the player, too, is information from a star. And the player moves through a story, which is a forest of information planted by a man called Julian, on a flat, infinite world created by a man called Markus, that exists inside a small, private world created by the player, who inhabits a universe created by...那由七千秭個原子組成的玩家的身體被創造了，遠在這游戲之前，在一顆恆星的內部。所以那玩家也是，來自一顆恆星的信息。而這個玩家貫穿這個故事的始末，源於一個叫Julian的人種下的信息種子長成的森林，一個叫Markus的男人創造的無限世界，存在於一個由玩家創造的小的，私人世界裡，而那又繼承了宇宙創造的……
Shush. Sometimes the player created a small, private world that was soft and warm and simple. Sometimes hard, and cold, and complicated. Sometimes it built a model of the universe in its head; flecks of energy, moving through vast empty spaces. Sometimes it called those flecks "electrons" and "protons".噓。有時這個玩家創造的小天地是柔軟，溫暖和簡單的。有時是堅硬，冰冷和復雜的。有時它在腦中建造出宇宙的模型；斑斑點點的能量穿越廣闊空曠的空間。有時它稱呼這些斑點為「電子」和「質子」。
Sometimes it called them "planets" and "stars".有時它稱呼它們為「行星」和「恆星」。
Sometimes it believed it was in a universe that was made of energy that was made of offs and ons; zeros and ones; lines of code. Sometimes it believed it was playing a game. Sometimes it believed it was reading words on a screen.有時它確信它存在於一個由「開」和「關」；「0」和「1」；一行行的命令組成的宇宙。有時它確信它是在玩一個游戲。有時它確信它是在讀著屏幕上的文字。
You are the player, reading words...你就是那玩家，閱讀著文字……
Shush... Sometimes the player read lines of code on a screen. Decoded them into words; decoded words into meaning; decoded meaning into feelings, emotions, theories, ideas, and the player started to breathe faster and deeper and realised it was alive, it was alive, those thousand deaths had not been real, the player was alive噓……有時這玩家讀屏幕上的命令行。將它們解碼成為文字；將文字解碼為意義；將意義解碼為感情，情緒，理論，想法，而玩家的呼吸開始急促並意識到了它是活著的，它是活生生的，那上千次的死亡不是真的，玩家是活著的。
You. You. You are alive.你。你。你是活著的。
and sometimes the player believed the universe had spoken to it through the sunlight that came through the shuffling leaves of the summer trees而有時這玩家相信宇宙通過穿越夏日樹葉的那斑斕的陽光對它說話。
and sometimes the player believed the universe had spoken to it through the light that fell from the crisp night sky of winter, where a fleck of light in the corner of the player's eye might be a star a million times as massive as the sun, boiling its planets to plasma in order to be visible for a moment to the player, walking home at the far side of the universe, suddenly smelling food, almost at the familiar door, about to dream again有時這玩家相信宇宙透過晴朗的冬日夜空中，存在於它眼中一隅的星點星光，可能比太陽大上上百萬倍的恆星沸騰著的電漿那一瞬間發出來的光對它說話，在宇宙的遠側行走回家的路上，突然聞到了食物，在那熟悉的門前，它又准備好再一次投入夢境
and sometimes the player believed the universe had spoken to it through the zeros and ones, through the electricity of the world, through the scrolling words on a screen at the end of a dream而有時玩家相信宇宙透過零和一，透過世界的電力，透過屏幕上滾動的文字和夢的終結對它說話
and the universe said I love you宇宙說我愛你
and the universe said you have played the game well宇宙說你很好地玩了這游戲
and the universe said everything you need is within you宇宙說一切你所需的你都具有
and the universe said you are stronger than you know宇宙說你比你所知的要強大
and the universe said you are the daylight宇宙說你就是日光
and the universe said you are the night宇宙說你就是黑夜
and the universe said the darkness you fight is within you宇宙說你所斗爭的黑暗就在你心中
and the universe said the light you seek is within you宇宙說你所尋找的光明就在你心中
and the universe said you are not alone宇宙說你不是孤獨的
and the universe said you are not separate from every other thing宇宙說你不是和所有的事物所隔絕的
and the universe said you are the universe tasting itself, talking to itself, reading its own code宇宙說你就是宇宙品嘗著自己，對自己說話，閱讀著它自己的代碼。
and the universe said I love you because you are love.宇宙說我愛你因為你就是愛。
And the game was over and the player woke up from the dream. And the player began a new dream. And the player dreamed again, dreamed better. And the player was the universe. And the player was love.曲終人散，黃粱一夢。玩家開始了新的夢境。玩家再次做起了夢，更好的夢。玩家就是宇宙。玩家就是愛。
You are the player.你就是那個玩家。
Wake up.該醒了。