宇宙学与星系物理（如何从头开始做一个苹果派）

《如何从头开始做一个苹果派》：欣赏微观物理学，以及宇宙

思衣谷

老实说，倘若你作为一个文科生，去读一些自然科学，尤其是数理化的专业书籍是很头痛的，但作为一个好读者，就需要博览群书的，管他的是文科书还是理科书。而就理科书而言，其实也是可以可以通过生动有趣的书籍去了解一些理科世界 ，如最近由中信出版社出版的《如何从头开始做一个苹果派》。可千万不要一看书名就误以为是这是一本烹饪书籍喔，这其实是关于讲述从物理学中的原子起源到宇宙大爆炸的内容，探索的是我们宇宙的“配方”。

这古人云：治国如烹小鲜。其实治物理学，也是如烹小鲜的，只不过这里的小鲜变成了西方国家人们爱吃的苹果派罢了。此书将物理原子学体系比喻成一个苹果派，将制造苹果派的过程，作为一个物理原子体系发展的过程，这就就可以让读者更为形象地去感知物理原子学，而难能可贵的还是此书以作者的亲身经历，不仅有抱怨、或者自我吐槽的情绪，语言幽默，也以风趣生动、生动活泼的语言，去较为重点地去带大家一探物理原子世界的发展史。

此书的作者是剑桥大学粒子物理学家哈里•克利夫，也是LHC项目的工作人员，LHC是欧洲将质子加速对撞的高能物理设备，俗称大型强子对撞机。于是在序言部分我们可以跟随作者一起在欧洲核子组织地下几百米深处欣赏大型粒子对撞机。而在第一章基本的烹饪中，首先也介绍物理的物质苹果派是有什么构造作为出发点，而延伸了一系列关于物理原子的发展史，其中就提到了"现代化学之父"拉瓦锡，他确证质量守恒定律和定义“元素”。于是作者也通过实验，去说明了苹果派是有氮、硒、钠、等元素的。

而在第二章最小一片中，就通过研究苹果派的构造过程，引出了英国物理学家约翰•道尔顿提出了原子理论的，这些都是在他的著作《化学哲学的新体系》体现的。继而在第三章的原子配方中，就引出了原子之心，其实就是说到了英国物理学家、原子核物理学之父欧内斯特•卢瑟福。

说到这里，我们知道物质是由大到小的发现过程，就是元素到原子到原子核，那么原子核就是尽头了，非也。且看看四章砸开原子核是什么东西呢？经过漫长的实验和论证，人类的物理学有了新的发现，那就是原来原子核并不是由质子和电子构成的，而是由质子和中子两种微粒构成的。

而在第五章的热核烤箱，就是讲到了20世纪最有创造力的物理学家之一乔治•伽莫夫，正是他的洞察力最终然物理学家解开了恒心核聚变的悖论。接着，作者也介绍了美国物理学家贝特，他于1938年提出太阳的能源来自它的内部氢核聚变成氦核的热核反应，这里的原理就是质子－质子反应，以及碳氮循环。前者是氦的配方，而后者是烹饪氦配方。

说到了物理原子学那么多东西，终于在第六章的星尘中，通过碳配方（3氦过程）和氧配方（氦核作用），终于可以苹果派的两种重要原料了。继而作者在第七章终极宇宙炊具中也说出了既是浪漫作家，也是美国天文学家、天体物理学家卡尔•萨根，他唯美地说出了一句“我们DNA里的氮元素,我们牙齿里的钙元素,我们血液里的铁元素,还有我们吃掉的东西里的碳元素,都是曾经大爆炸时的万千星辰散落后组成的,所以我们每一个人都是星尘。”让我望尘莫及地认识人类的渺小。

第八章如何烹饪一只质子，就是将质子和中子再细化的过程，这就不得不说获1969年诺贝尔物理学奖默里•盖尔曼，因为他提出了质子和中子是由三个夸克组成的伟大结论。在之后就说到了戴维•格罗斯、戴维•波利策和弗兰克•维尔切克，他们对量子场中夸克渐近自由过程中的开创性发现，他们发现量子场中夸克渐近自由现象，构建适用于所有物质的“万有理论”。

另外在第十一章的万物配方，就说到了萨哈德夫提出的早期宇宙中制造物质必须满足的三个条件，第一是制造比反夸克更多的夸克，第二是物质与反物质的对称性是不完美的，第三是宇宙需要脱离热平衡。此外，作者也提到了1998年，日本超级神岗实验(SUPER K)以确凿证据发现中微子振荡现象。日本梶田隆章获2015年诺贝尔奖。

而在第十三章中创造宇宙，我们就可以读到了爱因斯坦的一些有趣的事迹的，如爱因斯坦自己写道：他已经成为了一个孤独的老家伙，一个老家长的形象，主要因为他不穿袜子而出名。这里当然是有趣，但发现的问题在于，爱因斯坦的贡献自然举世瞩目的，但我们人类也要继续向前，于是我们要发展量子力学，不要忽视核物理学和粒子物理学的飞速发展，如包括强力和弱力的发现。

来到第十四章终章居然是一篇小小的科幻现场，例如作者还很有新概念作文的写法，列出了如何从头开始走一个苹果派的食谱，还像模像样地列出说明是八人份，准备却要138亿年，这个苹果派是够分量的，这个苹果派就是物理学。

最后，笔者还是非常作者列举了他喜欢看和听的一些科普类的影视和音乐的作品。于是我们可以到他在叙事的过程中为了形象展现言之有物的东西，就夹杂地介绍了一些好片子，如《怪奇物语》《宇宙》《银翼杀手》《星球大战》《星际之门》《回到未来》《万世魔星》等。而在音乐歌曲，就尤为重要介绍的是反主流文化的歌曲《伍德斯托克》，表达了青年一代渴望与自身和大自然达到更完美的和谐状态的愿望：我们是星尘（10亿年前的碳），我们是金色的（被魔鬼交易困住），我们已经开始认识自己，必须回到花园。”

在这部书中，我们既可以欣赏大型粒子对撞机，也可以用数字化巡天望远镜观测宇宙，感受科学现场的无穷魅力。这部书是一场凝聚人类智力结晶的浓缩盛宴，它微观至亚原子粒子层面的探究，同时又辽阔到我们这个138亿年的宇宙乃至宇宙之外的不可见世界。这是一份关于苹果派，也关于我们宇宙，也关于我们人类微观物理学发展史的烹饪食谱。