Why… Anything? With Harry Cliff
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为什么会有比反物质更多的物质残留？尼尔·德格拉斯·泰森和喜剧演员查克·奈斯与欧洲核子研究组织的粒子物理学家哈里·克利夫一起探讨了宇宙的量子起源、电荷宇称破坏、暗物质以及构成我们世界的众多夸克。注意：StarTalk+赞助者可以在这里收听完整无广告的剧集：https://startalkmedia.com/show/why-anything-with-harry-cliff/感谢本周给予我们支持的赞助者Diedre Austin、Robert R Able、Peter Onnasch、Valarie McCullar、tremayne johnston、Kurt Kwok、Gianfranco Iannotta、April007、Dale Frewaldt、Sergio Castañeda、Desiray Belcher、Steelfinger7 Steelfinger7、Arnav Madan、Jana、Stephan、Craig Cordwell、Emmanuel Nolasco、Micheal Dunthorn、Forgotten Glory、Thornman、Simba vortex、Justus Patrick、Joey Sandall、Ainsley Bhattan、Dan Teston、Nick Smith、Matt Curtis、Todd King、Reka和Micheal Smith。 订阅Apple Podcasts上的SiriusXM Podcasts+，即可收听无广告的新剧集，并提前一周收听。</context> <raw_text>0 准备好迎接全电动讴歌 ZDX，它提供您选择的免费充电套餐、令人印象深刻的续航里程和震撼的奥尔森高级音响系统。通过三个月的 SiriusXM 试用订阅，将您的驾乘体验转变为道路上最广泛、最个性化的音频体验。访问您当地的讴歌经销商，了解 2024 款讴歌 ZDX 的令人兴奋的优惠。讴歌。精准。精工细作。性能。

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查克，我非常喜欢粒子物理学。哦，谁不喜欢呢？它是世界的基础。是的。我预见有一天，你会走进你的厨房，那里全是宇宙的粒子。哦。你只需要取你需要的东西。只要拿你需要的东西。然后制作任何你想要的东西。然后制作任何你想要的东西。这很酷。我预见有一天，我们将结束这场物质-反物质的争斗。

在八角笼中。接下来，在 StarTalk 上，你将了解到关于粒子物理学的一切。欢迎来到 StarTalk。你在宇宙中的位置，科学和流行文化在这里碰撞。StarTalk 现在开始。这是 StarTalk。

我是尼尔·德格拉斯·泰森。你是个人的天体物理学家。查克，你好。嘿，伙计。发生了什么事？我能说你是他们的专属喜剧演员吗？不。好的。完全不要以个人身份与我扯上关系。好的。好的。收回。收回。今天将是宇宙探秘。是的。是的，但在我们学习一些东西之后。是的。是的。而且是好东西。是好东西。是的。好的。它将是关于粒子物理学的。哇。是的。

我不知道它会这么好。你知道，我对粒子物理学了解一点，但我不是专家。好的。所以每当我们遇到这种僵局时，我们都必须请来专家。说得对。世界上最好的粒子物理学研究在哪里进行？对撞机？对撞机？是的。

这是一个开始，好吗？是的，它将是一个对撞机。它将在那里发生。我们请到了一位在日内瓦的欧洲核子研究组织工作过的人，他是英国剑桥大学的粒子物理学家。哦，天哪。欢迎哈里·克利夫。哈里，欢迎来到 StarTalk。哈里。

很高兴和你交谈。感谢你们的邀请。是的。所以你曾在大型强子对撞机工作过，它是欧洲核子研究组织的实验之一。你做了什么？你在那里的角色是什么？

事实上，我现在还在做这项工作。大型强子对撞机是一个埋在地下 19 英里长的巨大环形装置。环上实际上有四个实验。所以这四个地方是我们把粒子撞击在一起的地方，我在其中一个实验工作，叫做 LHCb。B 代表“美丽”，这是一种我们感兴趣研究的粒子。所以我仍然在那里工作，我分析数据，寻找我们当前理论可能失效的地方，尽管我们还没有找到任何地方，这有点令人沮丧，尽管我们得到了一些暗示。但总的来说，这项工作就是

处理大量数据，试图找到我们以前从未见过的新效应的地方。但是“美丽”，这不是夸克名称之一吗？是的，是的。构成原子核的夸克有六种，其中两种构成原子的原子核，还有另外四种，它们的名字很奇怪。所以最初发现的两种夸克之后发现的两种夸克被称为“奇异”和“粲”，然后是最后两种，关于如何称呼它们存在分歧

有些人想称它们为“真”和“美”，这真的很可爱和诗意。但最终，大多数物理学家称它们为“顶”和“底”，这有点无聊。但因为我们研究这些粒子，我们研究这些 b 夸克，我们宁愿被称为“美丽”物理学家，而不是“底”物理学家。所以至少对我们来说，它是“美丽”。我投它一票。是的，“美丽”？是的。“真”和“美”。不过，我不得不说，我……

我只是觉得，“顶”和“底”在某些方面可能更有趣。这是一个合家欢节目。好的。好的。哈里，你漏掉了上夸克和下夸克。所以完成了六种夸克家族。所以我们得到了上夸克和下夸克。上夸克和下夸克。是的，没错。奇异和粲。

是的。“真”和“美”，“顶”和“底”。就这些了吗？“顶”和“底”，没错。没错，没错，六种。据我们所知。也许还有更多，但我们只发现了六种。好的，你是一个夸克人。我们必须热爱夸克人。我很高兴，仅仅因为我经常接触公众，你写了两本通俗读物。我喜欢。我正在看你的第一本书的书名，《从零开始制作苹果派》。

寻找我们宇宙的配方。哦，哇。这让人想起卡尔·萨根在 20 世纪 80 年代说过的话。

《宇宙》。好的。他们说，你怎么做苹果派？你只需要从大爆炸开始。这是否启发了这个标题？是的，绝对的。是的，那个场景，我认为是第五集，他坐在……他实际上坐在剑桥的三一学院，一个苹果派被端给了他。他看着镜头，眼睛里闪烁着光芒，说：“如果你想从零开始制作苹果派，你必须先创造宇宙。”然后他开始

谈论苹果派中的原子是如何在恒星内部形成的，所以这有点像……这是一个在物理学中相当著名的短语，在我大学学习期间就出现了，所以我认为这是一种很好的谈论宇宙是由什么构成的的方式，但通过试图找出如何制作苹果派的角度来看，这是一个非常复杂的食谱，让我们从基础开始吧，是的，我要说的是，我是……

这是一段漫长的路程才能得到一个苹果派。是的。美好的事物需要时间，你知道的。但这很酷。它有效。138 亿年。它有效。

但我对您最近出版的书特别高兴。我喜欢这个标题，《太空奇异》。这很像大卫·鲍伊的风格，《太空奇异》。是的，《太空奇异》。事实上，这是他的第一首热门歌曲。你知道吗？大卫·鲍伊的第一首热门歌曲是《太空奇异》。哦，好的。“地面控制呼叫少校汤姆”。这就是让他成名的歌曲。这就是标题。副标题是《神秘的异常……

挑战我们对宇宙的理解》。哦。哦。有趣。它基于我们向我们的观众、我们的 Patreon 支持者征集的问题。我们稍后会谈到这些。好的。但我首先想从你那里获得更多物理学知识。告诉我们更多关于我们基本粒子清单的信息。我们到那里了吗？好的。

如果我们到了那里，我就失业了。所以我真的希望还有更多。我们目前知道总共有 17 种粒子。所以有我们已经讨论过的六种夸克，其中两种构成原子的原子核。然后是电子，它围绕原子运行。电子也以三元组的形式出现。有三种类似电子的粒子。下一个被称为μ子，然后是τ子。

所以还有另外三种，这让你得到了九种。然后还有三种中微子，这些像幽灵一样的粒子在宇宙中和我们体内穿梭，我们大多数时候都没有注意到它们。所以这给了你 12 种，我们称之为物质粒子。- 中微子与三种电子有关，对吗？- 是的，没错，是的。- 我们能把它们看作一个家族吗？- 是的，没错。所以电子有一个叫做电子中微子的伙伴，μ子有它自己的中微子版本，τ子也是如此。所以是的，你有这 12 种粒子

我的意思是，这本身就是一个谜，因为它们以这三种副本的形式出现，我们称之为世代。我们不知道为什么。这非常神秘。这就像我们乐高积木套装里有一些乐高积木，但我们不明白为什么会有这些特定的积木。

然后是力。在我们对世界的量子描述中，有三种力。我们不包括引力。我们还不知道如何处理它。但我们有电磁力、弱力和强力。它们各自都有粒子。光子是与电磁相关的光的粒子。胶子，它是强力的粒子，将夸克粘合在一起。然后是 W 和 Z 玻色子，它们是弱力的粒子，这是一种

与放射性过程和其他事物相关的力。总共 16 种。然后是大约十年前在大型强子对撞机上发现的最后一个粒子，即希格斯玻色子。这完成了我们所谓的标准模型中的 17 种粒子。但我们不认为这就是故事的结尾，原因有很多，主要与天文学有关，实际上，感谢你和你同事们，

宇宙中存在的这些令人讨厌的东西，叫做暗物质。这表明一定还有我们尚未发现的东西。有趣。是的，无论暗物质是什么，我们都不知道。也许这些人会在他们的粒子加速器中找到它。好的。如果他们找到了，我们会非常高兴，因为现在它只是我们方程式中的一个术语。好的。这就像……但我们知道它是什么东西。有什么东西在那里。有什么东西在那里。所以我们把它放入方程式中，让其他人弄清楚它到底是什么。那个东西是什么。好的。

那暗能量呢？因为它不是粒子。好吧，我们不知道。哈里？哈里！哈里，我要把这个问题抛给你，哈里。

我的意思是，是的，不，我们不知道，对吧？我们可以肯定地说，我们完全不知道。我认为这是公平的。我的意思是，当粒子物理学家试图谈论暗能量时，事情会变得非常糟糕。所以我应该小心。但是最初的想法，一个关于暗能量是什么的想法，是我们所谓的真空能量。所以这是在你除去了所有其他东西，所有原子和所有粒子之后，在空空间中剩下的能量。

在粒子物理学中，事实是粒子并不是宇宙的基本成分。它们实际上是由更基本的东西构成的，这叫做量子场。

对于我们讨论过的所有这 17 种粒子，都有一个相应的场，而粒子实际上就像该场中的小振动。如果你愿意，它们就像海洋中的涟漪。所以即使你除去了所有粒子，这些场仍然存在于真空中。如果你取……这个想法是，也许暗能量就是这些场在真空中剩下的所有量子涨落。但是如果你取，

但是如果你计算一下，你会得到一个结果，它比实际结果大 10 的 120 次方。所以这是 10 后面跟着 120 个零，这是一个荒谬的巨大数字。如果它有这么大，宇宙会在瞬间被撕裂。所以我们真的不知道发生了什么，从粒子物理学的角度来看。所以这是理论与观测之间最大的差异。好的。

然而，既然我们不知道那是什么，难道还可能存在其他东西，难道还可能存在其他东西来填补这个差距吗？

抑制场，使其不会撕裂。- 现在你只是在编造东西。- 我的意思是，这和场一样可行。- 不，你完全正确。这就是理论家所做的。他们说，好吧，这个数字太疯狂了，所以让我们再添加一个东西来抵消它。这正是人们试图做的事情。所以你知道，你可以成为一名理论粒子物理学家。- 这也许只是语义上的问题，但对于你的 16 个粒子，

加上希格斯玻色子，减去三个力载体。所以我想这让我们减少到 13 个。你是否将这些粒子的反物质版本计算为单独的粒子？是的，我的意思是，你可以将这个数字乘以很多倍。例如，夸克，强力的电荷版本被称为颜色。而电荷只有一种类型，在强力中，有三种。

它们被称为红色、绿色和蓝色。所以你会得到红色的夸克、绿色的夸克和蓝色的夸克，这很奇怪。这意味着实际上不是六种夸克，而是 18 种。如果你加上反夸克，那就有 36 种。如果你把所有这些都考虑进去，你可以得到疯狂的数字。但基本上，反粒子存在于同一个场中。所以你在这里有你的电子场。

电子或反电子只是不同类型的振动，但在同一个场中。我们倾向于只把它算作一件东西，而不是两件东西。如果你这样做，你就会……你就会……它会变得疯狂。好的。有趣。澄清一下。我们在节目之前谈到了粒子的寿命，你提到过。离线。离线。你提到你测量了一个粒子。我不知道。这是为了他的博士论文。为了你的博士论文。是的。

测量粒子及其寿命早了一万亿分之一秒。

你说那相对较长？是的，我的意思是，只有少数几种非常特殊的粒子才能永远存在。我们认为电子和质子可以永远存在。其他所有东西最终都会衰变。即使像中子，如果你有一个中子漂浮在太空中，它在大约 15 分钟后就会衰变。所以随着你越来越重……

粒子往往会衰变。有趣。是的，15 分钟，就是这样。如果你分离出一个中子并让它自由，15 分钟后，它就会消失，它就会消失。好吧，它会变成一个质子——

和一个反……不，你告诉我。中子的衰变产物是什么？是的，它会变成一个质子、一个电子和一个反中微子。你会得到三样东西。啊，明白了。好的。这里有一些很酷的东西。我想炫耀一下我所知道的粒子物理学知识。你听到他说的了吗？你的中子变成了质子、电子和反中微子。反中微子。好的，现在看。中子是一种粒子……

当你完成后，你最终可能会得到一种不是那种粒子的东西。好的？这些守恒定律。中子变成质子是可以的，但是等等，质子带有一个正电荷。好的，所以现在你必须抵消它。你必须抵消它。你必须抵消它。我们用什么来抵消它？

等等，质子带有一个……哦，等等，等等。质子，所以它是质子。加一。加一。谁带有一个负一？那是电子。电子，砰。他说电子。他说电子。所以这些抵消了。我们很好。然而……

我们现在有一个电子，这是一种我们一开始没有的粒子。我们必须撤销我们现在拥有电子的事实。啊，因为你必须需要守恒。你必须摆脱你现在拥有电子的事实。电子与这些中微子配对。你说什么？你不仅得到电子，你还得到反中微子来抵消电子。现在，

现在，这是一个很好的平衡方法，但我的问题是，这些东西真的存在吗？或者你只是说，好吧，我们需要这个来抵消它？好吧，带我们去那里。这些是我们对宇宙的要求，还是宇宙对我们的要求？

哦，那是一个好问题。那是一个好问题。我喜欢。我非常喜欢。好吧，我的意思是，我想它可以追溯到 1896 年。所以法国物理学家亨利·贝克勒尔在他的实验室里偶然发现了放射性，当时他把这些铀盐放在一块照相材料的上面

他看到即使在盐和纸之间有一张纸板，照相胶片也会曝光。所以这就是他看到的，中子衰变成质子。基本上，这就是那些铀盐发出的辐射。所以我们对这个过程有所了解。在当时，它被称为β衰变。然后是欧内斯特·卢瑟福和其他人发现了

在 19 世纪末研究了它。所以我们对这个过程的了解早于我们甚至知道中子是什么的时候。这又花了大约 40 年的时间。所以现象首先出现，而弄清楚发生了什么则需要更长的时间。β粒子是电子，对吗？是的，没错。那是对的。因为当时我们不知道中子。直到 1930 年我们才知道中子。

所以我们必须使用笨拙的其他语言来解释这一点。好的。是的，所以你是在说宇宙要求我们认识到这些特性，它们在你的计算中相当有用，对吗？

你做出的预测。是的，我的意思是，整个粒子物理学学科都是建立在这个数学对称性的概念之上的，这些对称性要么被遵守，要么被破坏。这产生了对宇宙非常强大的数学描述。我的意思是，这种看待世界的方式非常成功，举个例子，这个理论有多么惊人。

一个你可以用来计算的量的一个例子是电子的磁性，电子除了带电荷外，它还像一个小磁铁一样，限制磁场，你可以计算这个小磁铁的强度到小数点后一位，我想现在是 100 亿分之一，如果你做一个实验，一个非常非常精确的实验，你会得到相同的数字，精确到小数点后 10 位，这太疯狂了，所以这种看待世界的方式非常强大，并且

但与此同时，我们知道我们错过了很多东西，因为我们不知道暗物质是什么，或者暗能量是什么，或者其他任何东西。所以这是一个非常成功的理论，但也是不完整的。是的，你对宇宙的了解足以量化你的无知。是的，我要说，是的，毫无疑问。任何你精确到 10 位数的东西，你都几乎做对了。是的，你做对了。你做对了。

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专门为嘉宾调整。所以你没有和我们一起在演播室。你来自伦敦，但这对提问者来说并不重要。他们不在乎你在哪里。好的。开始了。好的。他说，嗨，StarTalk 团队。来自爱尔兰科克市的 Andrew。克利夫博士，您能否解释一下您对 B 介子中 CP 破坏的研究如何帮助我们理解物质-反物质不对称性

在宇宙中。非常感谢。我喜欢这个。让我来解释一下。好的。因为我可以解释这其中的天文学部分，然后他可以解释粒子物理学部分。对吧？所以你看早期宇宙，你有物质，那里有能量，我们知道物质和能量是等价的。对吧。从这个……

从这能量浴中可以自发地产生粒子。如果你这样做，宇宙的对称定律说粒子是物质-反物质对。对吧。因为它来自虚无。对吧。你必须能够重新组合在一起，再次变成虚无。再次变成虚无。对吧。好的，所以你有，而这只是在继续。对吧。好的？和。

但在某个时刻，宇宙从这能量汤中创造了一个额外的物质粒子，对于它创造的每一亿个粒子来说。所以在舞蹈中，所有对都消失了。所以这是湮灭，湮灭，湮灭，湮灭。还剩下一个人。它没有人可以与之湮灭。这就是我们所知并热爱的一切，我们称之为物质的宇宙。所以等等，所有物质？是的，从那一个……等等。是的，是的。

是的，所有物质。是的。是的。其他一切都是光子。其他一切变成了能量。从这个剩余的，只有一亿分之一玩音乐椅子的游戏中。在音乐椅子的游戏中。每个人都配对。对吧。然后你认为每个人都配对了，然后一个人被留下了。

而且再也没有人可以与之配对了。这构成了我们所爱并了解的一切。我们宇宙中所有我们所爱并了解的物质。所以哈里，你为什么这样做？我的意思是，我希望我能为宇宙的这些事件负责。好吧，我的意思是，是的，这是一个大问题，正如你所说，因为就像我们在实验中看到的那样。当我们在大型强子对撞机上碰撞粒子时，你总是看到产生数量相等的粒子与反粒子。所以这就是发生的事情。所以问题是，你如何得到这种不对称性？并且

在 70 年代，我想，有一位俄罗斯物理学家安德烈·萨哈罗夫提出了必须满足的三个条件，才能使物质在早期宇宙中赢得这场与反物质的战斗。第一个，很明显，你需要一个产生比反粒子更多的粒子的过程。这是第一点。然而，第二个是这个被称为 CP 破坏的条件。所以

CP 代表电荷宇称，这是一种将物质与反物质联系起来的对称性。这有点像镜子。如果你把物质放在 CP 镜子里，它就会显示为反物质。所以我们正在寻找的是破坏这种对称性的过程。提问者问到的这些 B 介子，所以这些是包含一个底夸克和另一个夸克的粒子。通常与反夸克配对。

并且有一种特殊的粒子会进行这种非常奇怪的舞蹈，你创造其中一个 B 介子，当它穿过你的实验时，它会在物质和反物质之间来回振荡。所以它会以这种非常漂亮的有规律的方式改变它的身份。

然后你所做的是观察它在物质状态下衰变的频率以及它在反物质状态下衰变的频率。你测量差异。如果你看到差异，那就告诉你宇宙定律违反了这种 CP 对称性，物质与反物质之间的对称性。所以这是关键成分之一，是我们解释这个谜团的关键成分之一。宇宙有能力通过这个过程来违反它自己的定律。

是的，没错。所以这最初是在 80 年代被发现的。我们现在正在许多不同的粒子中研究它。所以我们知道这种 CPU 对称性被打破了，这是一件好事，因为如果没有它，我们就不会在这里。但谜团是……

我们目前的部分，我们已知的粒子并没有破坏它到足够的程度。因此，这种对称性非常，只是非常轻微地被打破，我们需要更多这种对称性的破坏来解释我们存在的事实以及宇宙的存在。我不知道我们有任何机制来打破这种对称性。我，

就像这些贝类被这个知识温暖了一样。哇。好的，下一个问题。这是令人着迷的东西。好问题。好的，这是索伦。索伦·萨卡尔，我们的朋友。物质-反物质不对称性是……的原因吗？

对于大爆炸，我们刚刚讨论过它，但是，我的意思是，你要制造一个大爆炸吗？是的，你对我们隐瞒了什么？从天体物理学的角度来看，它发生的时间比宇宙形成的时间要晚得多。但是有了你们的 大型强子对撞机，你们正在探测在大爆炸本身或非常接近于大爆炸之初就已普遍存在的条件。

所以你认为这种物质-反物质不对称性在它在天体物理学上变得重要之前就已经重要了吗？我的意思是，它不是，我们真的不知道打破这种对称性的过程

发生的时间。因此，正如你所说，大型强子对撞机正在重现大爆炸的条件。我们正在探测大约在一万亿分之一秒后存在的条件，如果曾经有过这样的事情的话。所以这就是我们现在所处的位置。并且有可能那就是那一刻。这一切实际上都与希格斯玻色子有关。在大约宇宙存在的一万亿分之一秒后发生了一件事，

称为弱电对称性破缺，这基本上是我们所组成的粒子的希格斯场第一次开启的地方，它重置了宇宙的基本定律，重置了宇宙的基本成分，设定了力的形式，这是一种转变，有点像水沸腾，就像一种状态的变化，但却是真空本身的状态变化

这可能是产生比反物质更多物质的时刻。这就是我们建造大型强子对撞机的原因之一，是为了重现这些条件，看看我们是否能看到这个过程正在发生。你刚才说水沸腾，从普通水变成沸水，甚至结冰，对吧？水，它完全改变了它的状态。你现在用这种词汇来松散地描述早期宇宙，或者也许是字面上的，宇宙正在改变它的状态

存在状态。你只是说如果它要发生在任何地方，那就是它将要发生的地方吗？因为那里有一些严重的行动正在进行。是的，我的意思是，理论上，你可以，当你做的时候，你有点弄清楚这个事件是什么样的。在某些条件下，你会在标准模型的方程中发现，你可以在某些情况下制造比反粒子更多的粒子

这种相变必须以一种非常特殊的方式发生。实际上，你需要比标准模型中存在的粒子更多。因此，标准模型本身无法做到这一点，但标准模型加上其他一些东西可以做到。但它也可能发生得更早。所以我们说的是，你知道，不是大爆炸后的一万亿分之一秒，而是一万亿分之一万亿分之一万亿分之一秒。所以你越来越接近时间零。这帮助了我。

更能接受这样一个事实，你可以责怪这些转变，你可以责怪宇宙中发生的所有奇怪的奇异现象，这些都是宇宙中的过渡时刻，对吧？因为那就是事情发生的地方。嗯。

好的。非常好。时间还有几个。你有什么？好的。你知道，我要去看看马格努斯。它说，马格努斯。我是马格努斯，一个堕落父亲的儿子。住口。一个被谋杀的妻子的丈夫。住口。

我是马格努斯，我将报仇。好的，对不起。那是不是刚从你嘴里说出来的？是的，我不知道。这听起来像是你应该说的话。你的名字是马格努斯。梅根的名字是马格努斯。你知道吗？这显然是马格努斯的困境。好的。好的。他说，尊敬的克利夫博士。

你能描述一下你所看到的A之间的联系吗？量子场论作为标准模型的黄金标准，直到现在，对我们当前知识的完美描述，B，各种量子引力版本。嗯哼。

即弦理论和圈量子引力，它们依赖于ADS-CFT对偶性，无论是否有背景依赖性。另外要补充的是，我是一个在瑞士的瑞典人。令人困惑，不是吗？好的。这只会让美国人感到困惑，对吧，马格努斯？那么这个问题是什么？我不明白这个问题。等等，等等。

继续吧。哈里，你明白这个问题吗？我想是的。我认为他们问的是，量子场论，它是标准模型的语言，粒子物理学的语言，以及弦理论和圈量子引力之间的关系。我的意思是，我认为这就是问题。我的意思是，我要说的是，我真的很没有资格谈论量子引力。这不是我的领域。我认为……但我要说的是

量子引力理论，目前它们对粒子物理学几乎没有说明。因此，弦理论、圈量子引力，无论你最喜欢的量子引力理论是什么，它对我们在大型强子对撞机上进行的任何实验都没有影响。这些理论的一个大问题是，到目前为止，它们并没有真正做出可检验的预测。

所以我希望弦理论家或其他人能够出现，并说，你知道，如果弦理论是正确的，你可以在对撞机上做这个实验，你会看到这个。但到目前为止，这种情况还没有发生。所以量子场论确实是黄金标准。它是有效的理论。也许以后会被这些理论中的一个所取代，但我认为我们离那还很远。

有趣。好的。所以他说，他不关心引力。我很想把引力包括进来。我很想，但这是一个难题。目前，我们对宇宙中大多数事情的最佳理解是什么？它只是量子场论吗？是什么让我们对一切都有最好的理解？也许我们只需要修改一下？或者是否有其他东西准备接管所有这一切？在幕后等待。一把保护伞。

是的，我的意思是，正如你所知，在现代物理学中，我们有两个支柱，它们描述了物理学中几乎所有的事情，一方面是量子场论，它描述了粒子、量子力学，你知道，所有这些东西。另一方面，我们有引力，以及广义相对论，这是一个经典理论，一个非量子理论。

所以你有这两个独立的理论，但它们实际上并没有真正重叠。我的意思是，你看到量子引力效应的唯一地方是在黑洞的中心或大爆炸的最早时刻，这些非常极端的条件。对于其他所有情况，这两个独立的理论都运行得非常好。所以这实际上是一个问题，因为……

你获得量子引力证据的唯一地方是在这些非常极端的条件下，而我们离在实验室中重现这些条件还差得很远。这就是为什么它非常困难的原因。酷。

酷，伙计。好的，给我另一个。这是另一个。这是弗里德里希·约翰逊，他说，你好，我是来自瑞典北部的弗里德里希。你认为？来自街区的弗里德里希。好的。你好，我是来自底特律的弗里德里希。

所以他说，来自瑞典北部的弗里德里希，所有类型的基本粒子都具有完全相同的质量吗？我们怎么知道呢？哦，我很喜欢这个。这是一个非常酷的问题。我很喜欢这个。所以任何物种的所有粒子在所有可能的方面都是相同的吗？

达到所有测量的极限？我的意思是，因为你可以测量它，对吧？所以是的，每个电子都与其他每个电子完全相同。每个质子都与其他每个质子完全相同。原因是，质子实际上是一个不好的例子，但比如说电子。电子实际上是由这个叫做电子场的东西构成的，它是一种无形的流体状的东西。它遍布整个宇宙，每个电子都是这个相同场中的一点涟漪。

因此，当你击中电子场时，你就会产生一个电子，你会在任何地方产生相同类型的东西。这就是为什么它们是相同的。我的意思是，你几乎可以，你可以总是争辩说每个电子都是同一件事。它是同一物体的一部分。因此，某种物种的每个粒子都是绝对相同且无法区分的。这实际上是我们对粒子物理学和量子理论理解的基础。它不像博格人那样吗？是的，那是博格人。博格人的所有成员，他们不是个体。意识方面。他们都是……

他们都是一个实体。尽管电子不会来试图把你变成一个电子。哦，好的。

好的。星际迷航迷。是的。我是电子洛库塔斯。抵抗是徒劳的。但问题的一部分是，你怎么知道？因为你没有测量宇宙中的每个电子。你正在说你对这个场了解得足够多，知道它只能产生一种粒子。对。在这种情况下。因此，你每次都会得到电子。这真的很酷。是的，不。是的。哦，伙计。好的。好的。

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这是Yazan Al-Hajari。他说，来自新泽西州的欢呼声。好的。好的。我是Yaz，一位艺术家和电影制作人，正在学习相对论。我对爱因斯坦的理论如何应用于大型强子对撞机感到着迷，在大型强子对撞机中，粒子以接近光速的速度相互接近。克利夫博士，你能解释一下相对论如何塑造我们对这些高能碰撞的理解……

以及将来是否可能在对撞机的某个地方安全地创造一个小型黑洞。尼尔，如果可能的话，你想往那个黑洞里扔点什么吗？完全可以。哦，是的。

我们可以把它做成一个游乐园游戏。击中黑洞，它就会消失在奇点中。这个问题让我想起了我们之前谈话的内容。所以，哈里，你研究的粒子在一万亿分之一秒内衰变。在我看来，这只能在一定速度下是一万亿分之一秒，因为粒子运动得越快——

衰变所需的时间越长，因为它的时间框架相对于观察者发生了变化。所以你不能只声明一万亿分之一秒而不指定速度，或者那个粒子是静止的吗？所以那一万亿分之一秒是从粒子的角度来看的，所以是在粒子的框架中。所以粒子基本上是静止的。所以如果你就是那个粒子，你会活一万亿分之一秒。但从我们在实验室中的角度来看，正如你所说，这些东西接近光速，所以它们存活的时间长得多。

所以它们实际上会移动，由于这种相对论性时间膨胀，它们存活的时间足够长，可以在实验中飞行一厘米左右，如果它们只存活一万亿分之一秒，它们就不会走那么远。所以你是绝对正确的。我的意思是，相对论，我应该说狭义相对论，对于对撞机来说是至关重要的，因为

它们基本上是E=mc²机器。它们利用这些加速粒子中的动能E，将它们撞击在一起，然后产生M。它们有效地产生了新的粒子，新的物质。所以它绝对是我们正在做的事情的基础。但关于黑洞的问题，这确实是广义相对论。当大型强子对撞机启动时，有一些想法……

如果存在额外的空间维度，也就是你可以移动的额外方向，那么就有可能在大型强子对撞机上产生微小的黑洞，并且

这导致了很多小报报道，说大型强子对撞机将产生一个黑洞，它将吞噬日内瓦，然后吞噬地球的其余部分，我们都将消失。所以这在英国小报上引起了很大的风波，实际上真的抓住了这个故事。欧洲核子研究中心不得不制作这份健康和安全报告，这是你读过的最令人兴奋的风险评估。

它基本上描述了各种危害，其中一种是吞噬地球的黑洞。另一种是创造一个膨胀以摧毁整个现实的气泡宇宙。所以他们进行了这项风险评估，其中宇宙的毁灭是可能的结果之一。他们基本上说，这种情况不太可能发生。所以一切都很好。你仍然有钱。他们给了你，他们仍然让你这样做。好吧，如果你毁灭了地球，没有人会起诉你，对吧？对。

他已经考虑过了。我还没告诉你呢。所以在大型强子对撞机启动之前有一个YouTube视频，但有一个倒计时。有一个欧洲核子研究中心外面停车场的YouTube视频，你看到时钟在倒计时，然后它达到零，然后停车场折叠了。它自己？哇。太疯狂了。

整个，这很有趣。我的意思是，很可怕。是的，我要说的是，如果你是一个天体物理学家，这很有趣。对于我们其他人来说，这不好笑。我应该说，我们知道这不会发生是有原因的。那是因为宇宙已经进行了数十亿年的实验，我们的质子以比大型强子对撞机更高的能量撞击大气层。所以如果这是可能的，宇宙中的每一个物体都会变成黑洞。所以我们出于这个原因知道这不会发生。

好的。好的。没有比宇宙本身更大的粒子加速器了。比宇宙本身？哦，看看那个。好的。好的。这是毒蛇，他说，你好，泰森博士，克利夫博士，奈斯勋爵。我是来自密苏里州奥法隆的萨姆。

我16岁，几年来我一直对快子感到好奇。我想了解更多关于它们的信息。如果你能更深入地解释快子是怎么回事，那就太好了。哇。好的。好的。

是的，我的意思是，我真正知道的关于快子的只是它们是假设的粒子，它们的速度比光速快。但我认为它们不允许存在，因为它们会违反因果关系，这种想法是像一个事件导致另一个事件，而不是反过来。所以我认为有一些东西你可以用你的方程式来计算出来，但它们基本上是被禁止的。我认为它们出现在星际迷航中，或者像，你知道，科幻小说中，作为一种方式

促进时间旅行，但一直如此。但我认为它们不是现实中存在的东西，但尼尔可能比我更了解这一点。——让我们看看梅林对此有什么看法。亲爱的梅林，什么是快子？德克萨斯州达拉斯的里克·麦克法兰。快子是假设的粒子，其速度比光速快。

以希腊语“tachys”（意为迅速）命名，我们也从中得到了“tachometer”（转速表）这个词。爱因斯坦的狭义相对论方程赋予这种粒子一系列奇异的特性。以下是前五名。一、快子最慢的速度略大于光速。二、快子可以具有无限速度。三、当快子失去能量时，它会加速。

当它获得能量时，它会减速。对于某些观察者来说，快子似乎在时间上倒退。如果你用快子给你的朋友发送信息，他们可以在你发送信息之前收到信息。

快子尚未被探测到。就是这样。结束了。这对那些你忘记回复的电子邮件很有用，对吧？它们会在你的收件箱里待上几周。然后如果你能把它们发回过去，那就太棒了。是的，我最喜欢的快子账户将是，你看到有人走过走廊，然后他们滑倒在一个香蕉皮上。但他是你的朋友，你不想让他们受伤。所以你去一个快子短信应用程序。是的。

嗯哼。好吗？而且你，因为它已经发生了，所以你给他们发短信说，小心香蕉皮。所以他们会在踩到香蕉皮之前收到短信。对。好的，现在这个人正在走过走廊，他们收到了一条短信。他们看着短信，上面写着，小心香蕉皮。

他们滑倒在香蕉上。因为你的短信。因为你的短信。对。就是这样。查克，我们还有时间再问一两个问题。实际上，让我们看看乔纳斯·德拉夫兰德。乔纳斯说，早上好，克利夫博士，泰森博士，以及天文学家奈斯勋爵。好的。来自北卡罗来纳州阿巴拉契亚山麓的乔纳斯。我的客厅里有暗物质吗？哦。

或者更严肃地说，暗物质是散布在整个宇宙中，还是都聚集在遥远的星系团周围？如果它存在于地球上，是否允许人们在你的对撞机等环境中寻找它，先生？哦，我喜欢这个。好吧，谢谢你，乔纳斯。真是个好问题。当你在阿巴拉契亚山区生活时，你有很多时间。是的，他正在远足，思考暗物质，你知道吗？是的，你有什么？

我的意思是，你的客厅里肯定会有暗物质。是的，当然。因为我们，这实际上是天文学而不是粒子物理学。但我们的想法是，每个星系，就像我们自己的星系一样，都位于这个巨大的球形暗物质云中，而星系就在这个云的中间。所以如果星系中漂浮着暗物质粒子，它们就会穿过我们和地球，然后房间里就会有一些。有多少实际上取决于它们的质量有多大。但是是的，它们会在那里。是的。

这实际上并不能帮助我们在大型强子对撞机上，因为在大型强子对撞机上，我们试图用能量制造它们。但还有其他实验是在大型矿井中进行的，在那里你有一些装有非常冷的氙气或其他惰性气体的容器，你等待暗物质粒子漂移出来

穿过地球，击中你探测器中的氙原子，并产生一点光。然后你直接探测暗物质。这有点像一个鬼魂在动，你知道，在你的客厅里扔一些陶器。这就是我们正在等待看到的。但这些探测器越来越灵敏。他们仍然没有看到任何东西，这非常令人沮丧。但希望有一天他们会发现一些东西。最后一个问题。

好的。这是大卫·史密斯。他说，你好，T博士，C博士，奈斯勋爵。我是来自佛罗里达州那不勒斯的大卫·史密斯。喜欢。如果你发现反物质，你怎么知道你已经找到了反物质，如果反物质和物质相互抵消呢？是相互作用的剧烈程度、后果还是行动的时刻？

当你看到物质和反物质在它们史诗般的对抗之前的那一刻时，非常轻微。所以他把它变成了拳击比赛。他是粒子的唐·金。八角形的粒子。没错。两个粒子进入，一个粒子离开。不，不。在这种情况下，两个粒子进入，没有粒子离开。哦，这是一场真正的精彩比赛。这是一场真正的精彩比赛，是的。一个在荒野中的反物质粒子。

除非你看到它湮灭，否则你能认出它吗？你可以，是的。实际上，它最初的发现方式是卡尔·安德森，一位美国物理学家，在1932年。所以他有一个叫做云室的东西，这是一种惊人的仪器，它允许你看到单个亚原子粒子。它们基本上在穿过腔室时会产生水滴痕迹，你可以看到这些小痕迹。

他在加利福尼亚州的加州理工学院有一个这样的腔室，他看到来自外太空的宇宙射线。你会看到电子，你会看到质子，他的腔室上有磁场。他看到一条看起来像电子的轨迹。它具有相同的形状，但弯曲的方向是错误的。所以它是一个带正电的电子。那张照片足以让安德森说，我发现了反物质。所以他

但我的意思是，现在在欧洲核子研究中心，有一个非常酷的实验叫做阿尔法，他们实际上制造了反物质原子。他们制造了反氢，并将其困在一个磁瓶中。所以你显然不能把它放在瓶子里，因为它会湮灭瓶子。但是如果你有一个非常强的磁场，你可以储存这些东西，现在可以储存数小时。然后你可以照射光线，观察光谱学以及各种非常酷的东西。所以我们实际上可以有效地储存非常少量的这些东西。

所以反氢将是一个反质子，带有一个围绕它运行的反电子。是的，如果你有机会去欧洲核子研究中心，你应该参观阿尔法实验，因为它很棒。总的来说，为了披露关于卡尔·安德森的信息，反物质的存在……

刚刚被预测。那是费米，对吗？狄拉克。狄拉克，谢谢你。甚至有一些框架可以解释这个结果。它就在那里。电子……

为它的电荷做相反的事情。否则，它与电子相同。质量相同，一切相同。这很酷。是的，非常酷。非常酷。谁知道我有一个双胞胎？一个邪恶的双胞胎。一个邪恶的双胞胎。为什么那个双胞胎留着山羊胡？没错。那个电子留着山羊胡。怎么回事？那是连环漫画。对。我们需要反物质连环漫画。

好的。好吧，哈里，谢谢你来到星际访谈。我们喜欢你所做的，我们也喜欢你谈论的方式。现在你触手可及，当我们有粒子物理学问题时，我很想再回到你这里。是的，我很乐意。和你交谈很愉快。真的很有趣。你在互联网上有存在吗？你有没有一个可以让人们找到你的用户名？

是的，我有。如果你想看看我在做什么，你可以在我的网站harrycliffe.co.uk上找到我。我也在Twitter或X上，或者我们现在称之为X的地方，用户名是Harry V. Cliff。你的最新著作，《神秘的异常，太空奇观，挑战我们对宇宙理解的神秘异常》。不错。而且关于我们不知道的东西的书并不多，而这本书就是这样一本书，那些……

很奇怪。那是什么？你知道吗？我可以写那本书。你可以写一整本书关于我不知道的东西。我现在就告诉你。但是，你知道，科学家喜欢我们不理解的东西。这就是科学进步的方式。这就是这本书的内容。它讲述了所有这些奇怪的小效应，它们可能什么都不是，也可能是真正重大事情的线索。我们正在努力弄清楚这一点。是的。我们期待着。企鹅兰登书屋。哇。今年。大人物，伙计。哇。

大人物。好的。所以我们在这里很好。所以再次感谢哈里加入我们。查克，很高兴见到你，伙计。一直很荣幸。这是星际访谈宇宙疑问的又一期，粒子物理学版。直到下次，尼尔·德格拉斯·泰森在这里祝你继续仰望星空。