虽然还有这么多谜题待解，并且我们可用的工具和技巧也是前所未有地丰富，因而我们可以豁达地相信胡珀在书中的话：科学史上以前出现过许多同样令人吃惊的谜题，但它们最终都被解决了——解决问题并不是碰巧现象，而是常态。
文|鞠强，中国科学技术出版社科学人文分社副社长，副编审，副研究馆员，资深科学编辑
待评书目|AttheEdgeofTime：theofOur‘sFirst（岁月之刃：探求宇宙最初时刻的谜题）
在当代科学研究中，有三个事关“起源”的问题抢占着重要的位置，分别是宇宙起源、物质起源和生命起源。“三大起源”不仅是千百年来人类上下求索的问题，也指引着科学未来的发展方向。在追问这种问题的过程中，人类的世界观也在被不断重构。
在这三个问题中，解决前两个问题是数学学家的分内之事。而且，经过近来一个世纪的探求，她们其实逐步建立起宇宙138亿年的历史，可始终未能确切回答这两个问题。不过，既然是事关起源的问题，她们已然晓得去哪儿找寻答案——宇宙最开始的时刻。
一百年来,化学学家回溯宇宙历史直至最初时刻的探求之旅，是一段惊心动魄的历程，期间饱含了发觉的喜悦、失败的失望以及观点的对决。有好多图书对这百年的故事进行了精彩的介绍，让我们得以展现其中兴奋人心的部份。
值得注意的是，这是一个十分活跃的研究领域，各类新研究、新观点层出不穷。丹·胡珀（Dan）在2019年出版的AttheEdgeofTime：theofour‘sfirst（以下简称《时光之刃》，本书已于2021年4月推出平装版）在述说历史的同时，呈现了最新的研究进展，带给读者认识宇宙起源和物质起源问题的前沿视角，使我们能否一瞥科学家对大爆燃发生以后最初几秒以及更短的时间内发生了哪些有多少了解。
胡珀是乌克兰费米国家实验室理论天体化学中心的科学家，也是日本华盛顿学院的天文学与天体化学学院士，有丰富的天体化学学研究经验，此前曾出版过’s（《自然的新蓝图》）和Dark（《暗宇宙》）等科普书。不过，假如一位熟悉天文学的读者翻完这本正文的前两页，恐怕会认为内容平平无奇，都是在其他好多天文科普书中常常看到的东西，胡珀似乎只是把这种内容又复述了一遍而已。但读者只要再保留一点耐心，能够看见在这一点预备知识以后，我们就步入了题外话。
宇宙的历史
胡珀强调，我们对于宇宙在大爆燃以后几十万年至现今的这段时间里的大部份情况都很有掌握。并且，在此之前的事情，科学家则没有爆棚的掌握。越往后，我们的掌握越小，推测的成份越大。正是由于这一点，尽管几六年来科学家在宇宙学研究中取得了重要进展，描述了宇宙演变的图景，也就是这本书最开始的内容，并且依然还有好多谜题困惑着科学家天体物理学需要哪些预备知识，包括正反物质不对称的缘由、暗物质和暗能量的本质以及暴胀的真相，那些正是这本书讨论的主要问题。
在简略介绍从古至今的时空观和宇宙观以后，胡珀从爱因斯坦的广义相对论开始，述说一个世纪以来我们建立现代宇宙观的历程。
事实上，在20世纪之前天体物理学需要哪些预备知识，尽管我们仍然在观测宇宙，但并没有“宇宙学”这门学科。人类的视野不断拓展，从太阳系到银河系。并且受制于理论和观测的限制，直至20世纪初天文学家还在争辩是否存在河外星系。随后依据一系列天文学观测的结果，她们认识到银河系只是宇宙中的一个角落，其他星体正在加速远离我们，由此才开始推论和回溯宇宙的历史。
大爆燃理论是现代宇宙学的基石，宇宙微波背景的发觉则是证明宇宙大爆燃理论的关键证据。胡珀在书中提及的科学家预言、发现和检测宇宙微波背景幅射的历史，既有我们熟悉的精典故事，也有我们可能此前知之极少的内容。我们可能都据说过乔治·伽莫夫（Gamow）和他的中学生拉尔夫·阿尔弗（Ralph）共同撰写的论文奠定了大爆燃理论的基础，可能也听过化学学家汉斯·贝特（HansBethe）并没有参与这项研究，但只是由于伽莫夫认为“阿尔弗、贝特、伽莫夫”听上去像是前三个意大利字母“阿尔法、贝塔、伽马”而被列为论文的作者之一，但可能不会想到胡珀对这篇论文的评价——“科学史上没有哪篇论文这么重要又这么漏洞百出”。这篇论文的重要性毋庸指摘，而“漏洞百出”其实是由于伽莫夫等人的估算基于当时并不可靠的数据以及十分粗糙的数学假定。
1948年，罗伯特·赫尔曼（）和阿尔弗在估算出宇宙微波背景幅射的气温为5K，而我们现今的检测结果是大概2.7K。这看上去似乎有点差距，而且假如考虑到两人使用的宇宙年纪、膨胀速度等基础数据并不确切，这项估算实则是一项惊人的成就。
日本天体化学学家J.理查德·戈特（J.Gott）以前说过的话就能帮助我们理解这项成就的意义：“预测宇宙背景的存在，之后得到的气温偏差在2倍以内，如同预测一个半径15米的飞碟将降落在白宫草皮上，实际上来了一个8米的。”
在绝大部份书里，故事到此为止。并且，胡珀还给我们讲了前面的故事：过了几年，两人把估算值“修正”为28K（也就是离正确的结果更远）；而一开始给出50K这样一个有些离谱的估算值的伽莫夫在1956年早已把结果“改善”为6K。胡珀其实不是要指出伽莫夫等人算错了，而是借此展示出科学研究本身就是一个不断建立的过程，你永远都不会得到一个完美的答案。正是这种先驱在宇宙学草创时期的工作，为我们明天回溯宇宙诞生打下了坚实的基础。
胡珀接出来用一章介绍了粒子加速器非常是法国核子研究中心的小型强子对撞机（LHC）。其实好多读者可能对LHC都有所耳闻，但这章绝不是多余。
宇宙学研究与其他大部份科学研究的一个不同点是，宇宙只有一个，所以我们只有一个研究对象；我们也不能像对待果蝇或则大鼠那样把宇宙用来做个实验。不过好在极大的宇宙的性质同极小的粒子息息相关，而化学学家可以对那些粒子进行研究。
胡珀讲了一个很有意思的故事来说明对撞机对于化学研究的意义：想像一个温带海岛，村民们从来没有见过冰。而且那儿的科学家推测出，海岛的气温仍然在平缓而稳定地上升，这么在很遥远的过去，海岛的气温一定很低，只是没人晓得过去严寒的日子是哪些样的。
假如村民们想晓得严寒是哪些样子，她们可以扬帆远航，在远方找寻一个阴冷的地方，也可以发明一种制热技术，复原海岛遥远过去的条件。当她们使用这些技术的时侯，她们会发觉从没有见过的冰——此前她们从来都不晓得有冰，更别提想像过冰的样子。与此相像，当科学家拥有对撞机非常是LHC这样强悍的机器后，她们也就能获得相当高的能量，因而获得溯源宇宙初期历史的能力。
然而，早到哪些时侯，却取决于对撞机的能量。胡珀在这一章的最后提及，尽管LHC帮助我们极大地加深了对于物质的认识，而且对于本书所要讨论的问题，它的能量还远远不够，因而并不能帮助我们溯源到更紧靠大爆燃的时刻，我们也不能通过它找到正反物质不对称、暗物质、暗能量和暴胀等问题的答案。
未知的探求
在接出来的几章里，胡珀如同是一位称职的导游一样，开始为我们挨个介绍这几个尚没有答案的问题。第6章介绍了正反物质的问题，第7章至第9章介绍了暗物质，第10章介绍了暴胀，而第11章介绍了暗能量。这种问题囊括了现今宇宙学中最重大的问题，使我们这趟探求之旅没有错过重要的“景点”。
正是由于正反物质的量存在极为微小的差别，我们的世界才得以存在。胡珀在书中介绍的南斯拉夫化学学家安德烈·萨哈罗夫（）是一位可能大部份读者都没听过的名子，但正是他奠定了正反物质研究的基础。萨哈罗夫的一项突出成就是把粒子化学学和宇宙学联系上去，在这一点上，胡珀与萨哈罗夫有些相像，他的研究兴趣也是粒子化学学和宇宙学的交集。
科学家创作科普图书有一个奇特的优势，就是可以在书中加入自己的研究，将研究的经过娓娓道来，还可以述说好多背后不为人知的有趣故事。胡珀就在本书第8章介绍了自己使用费米望远镜通过研究脉冲星、伽马射线从而研究暗物质的工作。不过，他似乎写了研究的内容和自己的思索，最后却没有给出推论，由于正如他自己所说，他还未能解释观测到的讯号，研究工作还未完待续。
知名化学学家、诺贝尔化学学奖得主史蒂夫·温伯格（）以前写过一本很有名的科普书叫TheFirstThree：AViewoftheofthe（《最初一分钟：关于宇宙起源的现代观点》），讨论的也是宇宙最初时刻的故事。假如我们把两本书放到一起比较，是一件很有意思的事情。
温伯格这本书的第一版于1977年出版。那时科学家早已认识到宇宙微波背景幅射的重要意义，两位发觉者阿诺·彭齐亚斯（Arno）和罗伯特·威尔逊（）于次年获得了诺贝尔奖。并且，当时宇宙学家的词汇表里还没有“暗物质”“暗能量”和“暴胀”。
温伯格在1993年出版了该书的第二版，通过增补杂记的方式更新了这16年间人类对宇宙初期历史的新看法。在这个时侯，薇拉·鲁宾（VeraRubin）的观测早已给出暗物质存在的证据，艾伦·古斯（AlanGuth）等人也提出了暴胀理论的不同版本，但宇宙学家依据宇宙加速膨胀这一现象提出暗能量却还要再等上几年。
从温伯格出版《最初一分钟》第二版到胡珀出版《时光之刃》过去了26年时间。在如此长的一段时间里，我们探求以上这种谜团的过程堪称是惊喜和沮丧并存：化学学家发觉了希格斯玻骰子，侦测到了引力波；并且胡珀以前打赌在2008-2015年间科学家才能发觉暗物质粒子，结果似乎没有（好多化学学家都不擅长打赌，例如霍金），但是在这期间又冒出了暗能量这样的新问题。新发觉蜂拥而来，新问题应接不暇，这就是研究宇宙初期历史的现况。
是终点也是起点
这本书的第12章也就是最后一章的标题是“触碰时间的边沿”，我们这趟旅程的终点正是宇宙的起点。
一个世纪曾经，当一场人类认识宇宙的革命以爱因斯坦提出广义相对论为标志出现时，没人能提早意料到。如今，当我们面对宇宙学中那些令人这么困扰的问题时，我们也不晓得到底哪些时侯才能解决它们。不过，虽然还有这么多谜题待解，并且我们可用的工具和技巧也是前所未有地丰富，因而我们可以豁达地相信胡珀在书中的话：科学史上以前出现过许多同样令人吃惊的谜题，但它们最终都被解决了——解决问题并不是碰巧现象，而是常态。
人类这样一个有数百万年演变历史的物种，用百余年的时间去探求138亿年前宇宙在诞生之初几分钟、几秒钟甚至更短时间内到底发生了哪些。这是一个宏大的故事，胡珀的《时光之刃》只是记录了其中一个很小的片断，但这个记录以及这个片断本身已足够精彩。胡珀的研究未完待续，书中介绍的好多研究未完待续，这个故事同样未完待续……
PUP内容速递
近几六年来，科学家们对我们的宇宙在过去138亿年中怎样演变取得了重要发觉，但我们对大爆燃后最初几秒钟发生的事情依旧知之颇多。本书专注于我们目前所知的东西，并努力了解宇宙历史伊始时的这个神秘时期。Dan深入研究宇宙学科学，描述了科学家对我们世界的起源和本质提出的许多非凡问题。他研究了小型强子对撞机以及其他实验怎么塑造大爆燃的条件，我们怎么发觉宇宙最初时刻暗物质的产生方法，以及我们怎样使用新的望远镜揭露大爆燃的面纱。
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