1911年，一位名叫威爾遜的英國(guó)科學(xué)家經(jīng)常爬到本尼維斯山頂去研究云層的構(gòu)造。這座山位于蘇格蘭，以潮濕聞名。他突然想到，肯定還有一種比較簡(jiǎn)單的辦法?；氐絼虼髮W(xué)的卡文迪許實(shí)驗(yàn)室以后，他建起了一個(gè)人工云室--一種簡(jiǎn)單的裝置，他在里面可以冷卻和濕潤(rùn)空氣，在實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的條件下創(chuàng)建一個(gè)說(shuō)得過(guò)去的云層模型。

那個(gè)裝置運(yùn)轉(zhuǎn)良好，而且還有個(gè)意料之外的好處。當(dāng)威爾遜使一個(gè)α粒子加速通過(guò)云室制造人工云團(tuán)的時(shí)候，它留下一條明顯的軌跡--很像一架飛過(guò)的飛機(jī)留下的凝跡。他剛剛發(fā)明了粒子探測(cè)儀，提供了令人信服的證據(jù)，證明亞原子粒子確實(shí)存在。

最后，卡文迪許實(shí)驗(yàn)室的另外兩位科學(xué)家發(fā)明了功率更大的質(zhì)子束裝置，歐內(nèi)斯特·勞倫斯在加州大學(xué)伯克利分校造出了著名的回旋加速器，或稱原子粉碎器，這類設(shè)備在很長(zhǎng)時(shí)間里就是這么稱呼的。所有這些新發(fā)明的原理大體相同，無(wú)論是過(guò)去還是現(xiàn)在，即，將一個(gè)質(zhì)子或別的帶電粒子沿著一條軌道（有時(shí)是環(huán)形的，有時(shí)是直線的）加速到極快的速度，然后砰地撞向另一粒子，看看撞飛了什么。所以，它被稱之為原子粉碎器。嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，這算不上是科學(xué)，但一般來(lái)說(shuō)是很管用的。

隨著物理學(xué)家建造越來(lái)越大、越來(lái)越雄心勃勃的機(jī)器，他們開(kāi)始或推斷出似乎永無(wú)窮盡的粒子或粒子族：π介子、μ介子、超子、介子、K介子、希格斯玻色子、中間矢量玻色子、重子、超光速粒子。連物理學(xué)家都開(kāi)始覺(jué)得不大舒服。"年輕人，"當(dāng)有個(gè)學(xué)生問(wèn)恩里科·費(fèi)米某個(gè)粒子的名字的時(shí)候，他回答說(shuō)，"要是我記得清這些粒子的名字，那我就成了植物學(xué)家了。"

今天，加速器的名字聽(tīng)上去有點(diǎn)像是弗萊什·戈登用于打仗的武器：超級(jí)質(zhì)子同步加速器呀，大型正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)呀，大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)呀，相對(duì)論性重離子對(duì)撞機(jī)呀。使用的能量是如此之大（有的只能在夜間操作，這樣，設(shè)備點(diǎn)火時(shí)鄰近城鎮(zhèn)的居民才不至于注意到自己的燈光暗淡下去），它們可以把粒子激活到這樣的狀態(tài)：一個(gè)電子在不到1秒的時(shí)間里能沿著7公里長(zhǎng)的隧道擊打47 000圈。人們擔(dān)心，科學(xué)家們?cè)陬^腦發(fā)熱的時(shí)候會(huì)在無(wú)意之中創(chuàng)建一個(gè)黑洞，甚至所謂的"奇異夸克"。從理論上說(shuō)，這些粒子可以與別的亞原子粒子相互作用，產(chǎn)生連鎖反應(yīng)，完全失去控制。要是你現(xiàn)在還活著在看這本書(shū)的話，說(shuō)明那種情況沒(méi)有發(fā)生。

尋找粒子需要集中一定精力。粒子不但個(gè)兒很小，速度很快，而且轉(zhuǎn)瞬即逝。粒子可以在短達(dá)秒(10－24秒)時(shí)間里出現(xiàn)和消失。連最缺乏活力的不穩(wěn)定的粒子，存在的時(shí)間也不超過(guò)秒(10－7秒)。

有的粒子幾乎捕捉不到。每一秒鐘，就有1萬(wàn)億億億個(gè)微小的、幾乎沒(méi)有質(zhì)量的中微子抵達(dá)地球（大多數(shù)是太陽(yáng)的熱核反應(yīng)輻射出的），實(shí)際上徑直穿過(guò)這顆行星以及上面的一切東西，包括你和我，就仿佛地球并不存在。為了捕捉幾個(gè)粒子，科學(xué)家們需要在地下室（通常是廢礦井里），用容器盛放多達(dá)57 000立方米重水（即含氘相對(duì)豐富的水），因?yàn)檫@種地方受不到其他類型輻射的干擾。

在非常偶然的情況下，一個(gè)經(jīng)過(guò)的中微子會(huì)砰地撞擊水里的一個(gè)原子核，產(chǎn)生一丁點(diǎn)兒能量?？茖W(xué)家們通過(guò)統(tǒng)計(jì)有幾個(gè)一丁點(diǎn)兒而逐步了解宇宙的基本性質(zhì)。1998年，日本觀察人員報(bào)告說(shuō)，中微子確有質(zhì)量，但是不大--大約是電子的一千萬(wàn)分之一。

如今，尋找粒子真正要花的是錢(qián)，而且是大量的錢(qián)。在現(xiàn)代物理學(xué)中，尋找的東西的大小，與所需設(shè)備的大小，往往有意思地成反比關(guān)系。歐洲核研究組織簡(jiǎn)直像個(gè)小城市。它地跨法國(guó)和瑞士邊境，有3 000名雇員，占地幾平方公里。歐洲核研究組織有一排比埃菲爾鐵塔還要重的磁鐵，周圍有一條大約26公里長(zhǎng)的地下坑道。

詹姆斯·特雷菲爾說(shuō)，擊碎原子倒還容易，每次只要把日光燈一開(kāi)。然而，擊碎原子核就需要大量的金錢(qián)和大量的電力。把粒子變成夸克--即構(gòu)成粒子的粒子--就需要更多的電和更多的錢(qián)：幾萬(wàn)億瓦電和相當(dāng)于一個(gè)中美洲小國(guó)的預(yù)算。歐洲核研究組織的一臺(tái)新的大強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)定于2005年開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)，它將產(chǎn)生14萬(wàn)億瓦能量，建設(shè)費(fèi)超過(guò)15億美元。1

然而，這兩個(gè)數(shù)字與那臺(tái)超級(jí)超導(dǎo)對(duì)撞機(jī)本來(lái)所能產(chǎn)生的能量和所需的建設(shè)費(fèi)用相比，那簡(jiǎn)直是小巫見(jiàn)大巫。20世紀(jì)80年代，得克薩斯州附近開(kāi)始建設(shè)一臺(tái)超級(jí)超導(dǎo)對(duì)撞機(jī)，然后本身與美國(guó)國(guó)會(huì)發(fā)生了超級(jí)對(duì)撞，結(jié)果很不幸，現(xiàn)在永遠(yuǎn)建不成了。這臺(tái)對(duì)撞機(jī)的意圖是：讓科學(xué)家們重建盡可能接近于宇宙最初十萬(wàn)億分之一秒里的情況，以探索"物質(zhì)的最終性質(zhì)"（老是這么說(shuō)的）。該計(jì)劃要把粒子甩進(jìn)一條84公里長(zhǎng)的隧道，獲得實(shí)在令人吃驚的99萬(wàn)億瓦能量。這是個(gè)宏偉的計(jì)劃，但建設(shè)費(fèi)用高達(dá)80億美元（最后增加到100億美元），每年的運(yùn)行費(fèi)還要花上幾億美元。

這也許是歷史上把錢(qián)倒進(jìn)地洞的最好例子。美國(guó)國(guó)會(huì)為此花掉了22億美元，然后在建成一條22公里長(zhǎng)的隧道以后取消了這項(xiàng)工程?，F(xiàn)在，得克薩斯人可以為擁有一個(gè)全宇宙代價(jià)最高的地洞而感到自豪。我的朋友、《價(jià)值連城的堡壘》的作者杰夫·吉恩對(duì)我說(shuō)："那實(shí)際上是一大片空地，周圍布滿了一連串失望的小城鎮(zhèn)。"