作者

豪爾赫．陳（Jorge Cham）

巴拿馬華裔，喬治亞理工學院學士，史丹福大學機械工程學博士。跟《如果這樣，會怎樣？》的作者門羅一樣，是漫畫家兼機器人科學家，而線上連載的《PhD漫畫》廣受歡迎。

丹尼爾．懷森（Daniel Whiteson）

加州大學爾灣分校教授、美國物理學會會士，專門研究粒子物理，參與CERN大強子對撞機實驗。擅長用深入淺出的方式，介紹尖端的物理概念，例如《關於宇宙，我們什麼都不知道》。

譯者

徐士傑

實驗粒子物理學家，美國華盛頓大學助理教授，與作者丹尼爾．懷森是好友，很久以前就常常一起討論物理議題。

葉尚倫

畢業於陽明大學醫學系，曾擔任台北榮總胸腔部住院醫師以及總醫師，並且通過內科專科醫師考試。2008年隨徐士傑旅居瑞士以及美國，目前定居西雅圖，任職於西雅圖華文學校六年級教師以及公立學校之數學家教。

目錄

譯者序　一起來把宇宙弄明白
作者序　請聽我們說
第1章　宇宙是由什麼組成的？
第2章　暗物質是什麼？
第3章　暗能量是什麼？
第4章　物質最基本的元素是什麼？
第5章　質量的奧祕
第6章　為什麼重力和其他作用力這麼不同？
第7章　空間是什麼？
第8章　時間是什麼？
第9章　到底有多少維度存在？
第10章　我們能以超光速移動嗎？
第11章　誰在對地球發射超快粒子？
第12章　為什麼我們不是由反物質組成的？
第14章　大霹靂時發生了什麼事？
第15章　我們的宇宙有多大？
第16章　萬有理論存在嗎？
第17章　我們獨自存在於宇宙中嗎？
所以啊……
說不盡的感謝

試閱

（節錄自本書第4章）

4 物質的最基本元素是什麼？
你將看到，我們對於所觀察到最小的東西，知道的非常少

當你明白了，人類的科學知識只與宇宙5％的部分（所謂的「正常物質」）有關，可能會導致如下幾種反應：
一、使你自覺緲小、謙虛，以及些微的恐懼。
二、讓你否認、拒絕、堅決不承認。
三、喚起你的求知慾，對於我們可以從宇宙學到的所有東西感到興奮。
四、鼓勵你繼續閱讀這本書。
如果你的反應是謙虛和恐懼，我們要告訴你一個好消息，我們將要花大部分時間來討論正常物質。附帶一提，如果暗物質確實導致暗物理學、暗化學、暗生物學，甚至形成暗物理學家。暗物理學家可能會認為，他們的物質是「正常的」。也許，你真的應該謙虛一點。
我們也有壞消息給你。我們並不完全知道，關於我們知道的宇宙5％的所有一切。
這可能會讓大多數的你們感到訝異。畢竟，人類雖然才出現幾十萬年，卻已經在科學方面達到相當好的成就。事實上，你可能會試圖辯解說，我們已經全面控制了宇宙裡我們居住的小角落。今天在我們手上握有這麼多時髦的技術，你會認為我們對日常生活科學理解得很好。我們甚至可以隨時隨地播放糟糕的電視節目。當然，這些發展對任何文明來說都是重要的里程碑。
有趣的是，事實上這亦真亦假（在這裡，我們指的是對現實生活科技有很好的掌握，而不是指我們可以掌握二十四小時真人實境秀）。
這是真的，對於日常物質，我們確實知道很多。但是，也有很多我們不了解的地方。最值得注意的是，我們甚至不知道某些粒子（物質的一部分）有什麼作用。就目前物理研究的結果，我們發現了十二種物質粒子，其中六種我們稱為「夸克」，另外六種我們稱為「輕子」。
然而，你只需要十二種中的三種來建構你周圍的一切，分別是上夸克、下夸克和電子（輕子之一）。還記的嗎？你可以用上夸克和下夸克來製造質子和中子，再加上電子，你可以製出任何原子。那麼其他九種粒子有什麼用途？它們為什麼存在？我們不知道。
這個狀況有多令人費解？好吧，想像你做了個大蛋糕，烘烤並裝飾後開始品嘗它（附帶一提，因為你是優秀的麵包師傅，這個蛋糕美味無比）。這時，你赫然發現竟然有其它九種配料從未使用。是誰把其他配料放在那裡？應該把它們用在什麼地方？究竟是誰想出了這道食譜？
事實上，我們對日常物質（宇宙百分之五那部分）的無知，遠遠深於粒子糕點的比喻。
總而言之，我們知道如何將三種粒子（上夸克、下夸克和電子）組合成任何種類的原子，我們也知道如何用原子製造分子，並用分子塑造複雜物體，如蛋糕和大象。但是，我們只知道「如何」而已，我們知道東西是如何構成的，我們也明瞭如何把東西組建出來。從排汗內衣到太空望遠鏡，我們都知道如何製造。怎樣，聽起來很神奇吧！
但是，我們不太清楚「為什麼」。為什麼這些東西是用特定的方式組合在一起？為什麼這些東西不用別種方法組合起來？這是唯一一個，能夠描述宇宙形成，並自圓其說的版本，還是像弦論物理學家提出的，可能有十的五百次方種不同版本？
我們還不知道宇宙中所有東西組合的基本原因。這就像音樂：我們知道如何製作音樂，我們隨著曼妙音樂唱歌、跳舞，但我們不明白「為何」音樂可以讓我們隨之律動。音樂就像宇宙一樣：我們知道它是有效工作的，但是我們不知道它的工作原理。
有些人可能會說，解釋宇宙的「為什麼」是不可能的；或說，答案也許存在，只不過我們可能永遠都找不到，更不用說去理解。我們把這方面的討論保留到第十六章〈萬有理論存在嗎？〉，但我們要強調一個重點，目前我們對宇宙的「為什麼」還是毫無頭緒。
現在，讓我們假設你是充滿好奇心，享受凡事追根究柢的人，你可能會想知道，如何回答宇宙萬物為何這樣構成的問題，並且找出已發現的「無用」粒子和宇宙形成之間的關係。
要理解有關宇宙基本的「為什麼」問題，我們得先弄清楚什麼是宇宙最深層、最基本的組成層次。這意味著我們要不斷解構宇宙，直到不能再解構下去為止。現實世界最小、最基本的組成單位是什麼？如果它是粒子，那麼我們想要弄清楚這種粒子是不是以更小的粒子組成，而這更小的粒子是不是又以比它們更加基本的粒子組成，我們會持續不斷，無窮無盡的解構下去，直到不能再解構為止（或者解構到厭煩而止，就看哪個先發生）。
一旦你發現了基本粒子，就可以檢驗它們，並可能找出一切事物的工作原理。這就像在樂高世界中找到最小的樂高積木塊。如果你發現這些基本粒子，就會知道所有東西互相鏈結的基本系統。你會真實深刻的認識這個現實世界，包括暗能量和暗物質（我們希望啦）。