Don Lincoln 談反物質與暗能量之謎

從牛頓把天上的重力（行星運動）與地上的重力（蘋果落地）合而為一講起，帶出物理史其實是一連串「發現兩個看似無關的東西其實同一件事」的過程。

Maxwell 在 1860 年代把電和磁寫進同一組方程式，算出來的波動速度剛好等於光速，證實光本身就是電磁波。

以核能為例：一百年前研究原子核純粹是為了搞懂自然，卻意外開出人類能用的巨大能源，他認為基礎科學的價值往往要幾十年後才顯現。

狹義相對論證明不同速度的人會體驗到不同的時間流逝，Minkowski 接著指出空間與時間其實是同一件事，這個概念在當時完全違反直覺。

粒子物理學家靠對撞機裡衰變出的高速粒子，實際測出光速對所有觀察者都一樣，證實愛因斯坦的假設不只是數學遊戲。

愛因斯坦從加速中的火箭會讓人感覺像重力，一路推出重力其實是空間與時間本身被彎曲，Don Lincoln 認為他該拿三座諾貝爾獎。

1964 年三個團隊各自提出希格斯場的構想，直到 1967 年 Glashow、Salam、Weinberg 才真正把電磁力與弱力統一成電弱力，希格斯場的作用是讓某些粒子產生質量。

CERN 與費米實驗室當時在比賽誰先找到希格斯玻色子，費米實驗室其實只差兩三年的數據量；最後 CERN 靠十倍的對撞次數與三倍多的能量搶先確認。

電弱力之後，物理學家還想把強力也併進來成為「大一統理論」，最終目標是連重力都一起收進一套理論，超弦理論就是嘗試之一。

Don Lincoln 用書裡的比喻：就像早期人猿無法預測阿爾卑斯山或企鵝的存在，超弦理論預測的能量尺度比現有對撞機高一千兆倍，他認為這種預測基本上驗證不到。

跟超弦理論不同，迴圈量子重力不企圖統一所有力，只嘗試把重力本身量子化，主張空間可能存在最小不可分割的單位。

兩顆中子星併合同時發出重力波與閃光，兩者跨越 1.4 億光年後只差 1.7 秒抵達地球，直接證實重力以光速傳播。

量子場論主張空間裡布滿各種粒子的場，不斷有「虛粒子」短暫生成又消失；卡西米爾效應與電子磁矩的精密測量都驗證了這件事真的在發生。

1928 年 Dirac 從方程式推出反物質必然存在，四年後正子就被觀測到；CERN 在 2023 年做出反氫原子並釋放它，證實反物質確實往下掉，但誤差還大到無法確定跟一般物質掉落速度是否完全相同。

費米實驗室全盛時期要撞十萬顆質子才能造出一顆反質子，一年頂多累積一奈克；NASA 估計一公克反氫要價六十幾兆美元，湊出能做一顆百萬噸核彈的量得花一千五百兆美元。

大爆炸理論上該生出等量的物質與反物質，但宇宙現在幾乎只剩物質，這個微小的不對稱從哪裡來，Don Lincoln 說「真的沒有人知道」。

1990 年代天文學家原本以為宇宙膨脹會因重力減速，結果卻發現膨脹正在加速，這個推力被稱為暗能量，愛因斯坦當年提出又撤回的宇宙常數因此被證實是對的。

量子場論算出來的真空能量密度，比天文觀測到的暗能量值大了 10 的 120 次方倍，這個巨大落差至今沒有理論能圓滿解釋。

星系旋轉速度比重力算出來的快太多，排除掉可見氣體雲、黑洞與流浪行星之後，子彈星系團與 Dragonfly 星系兩組獨立觀測都指向真的存在看不見的額外質量。

目前領先候選是 WIMP（弱交互作用大質量粒子），科學家用直接偵測、間接偵測（找伽瑪射線）、加速器製造三種方法尋找，幾十年下來還是一無所獲。

在沒有大學學歷的父母身邊長大，靠科幻小說與科普作家啟蒙，大學時才發現自己更想做能做實驗、能得到答案的粒子物理，而不是當時測量工具還不夠的宇宙學。

他形容自己念研究所時每週工作到近乎瘋狂，並認為真正把頂尖科學家跟聰明人分開的不是智商，而是遇到量不出來的東西不服輸的韌性。