故事里的人生
故事|小说|闲话人生
宇宙是如何开始的？
哈姆雷特说：“我可能仅是个一隅之君，却给自己冠以宇宙之王。”我认为，他的意思是，尽管我们人类的体能非常有限，特别是像我这样的身体状况，但是我们的心智却可以自由地探索整个宇宙，并大胆地去到那些连《星际争霸战》的勇士们都惧怕进入的地方。宇宙真的是无限的，还是只是非常大？ 宇宙有开始吗？ 宇宙会一直存在？还是仅仅很长一段时间？ 有限的人如何理解无限的宇宙？ 即便是尝试，这难道不是我们自命不凡的表现吗？
像普罗米修斯一样，冒着为人类盗火而招致惩处的风险，我相信，人类有能力而且应该尝试去了解宇宙。 作为惩罚，起初普罗米修斯被永久地锁在岩石上。最终，他幸运地被赫拉克勒斯解救了。 在了解宇宙方面，我们已经取得了显著的进步。 虽然我们现在还没有，但是我愿意相信，用不了多久，我们就会对宇宙有一个全面地了解。
按照中非的博尚皋人（Boshongo）的说法，一开始只有黑暗，水和伟大的神博姆巴（Bumba）。 一天，博姆巴感觉肚子痛。然后，他吐了太阳。太阳晒干了一些水，土地裸露了出来。博姆巴的肚子仍在痛，而后他又吐了月亮，星星和一些动物，如：豹子、鳄鱼、乌龟，最后是男人。
与许多其他神创造论一样，这些创造世界的神话也在试图回答那些我们关心的问题。为什么有人类存在？ 人类来自哪里？ 通常给出的答案是人类起源比较近，十分明显，因为人类的知识与技术水平还在不断提高。因此， 人类不可能已经存在了很长时间，它会进一步发展。 例如，根据乌赦（1）主教的说法，神创造的世界始于公元前4004年10月22日下午6点。 另一方面，山地和河流等自然环境，在人的一生中变化很小。 因此，人类赖以生存的环境，被认为或是自古有之的无人旷野，或是与人类同时创造。
然而，并非所有人都对这样一个宇宙开始的解释感到满意。 例如，著名的希腊哲学家亚里士多德认为宇宙一直无始无终地存在着。 原有的总是比后造的完美。 亚里士多德提出，我们所看到的人类文明的进步，是因为人类文明被像洪水或者其他自然灾害一再摧毁，人类不断重建文明的结果。相信宇宙是永恒的，其动机是避免谈及神创造并且掌管宇宙的议题。 相反，那些相信宇宙有开始的人，把它当作论据，来证明上帝作为宇宙创造和推动者的存在。
如果相信宇宙有开始，那么，显而易见的问题是：“在开始之前发生了什么？ 在创造世界之前，上帝在做什么？ 他是否为那些提出这些问题的人准备好了地狱？”宇宙是否有开始是德国哲学家，伊曼纽尔.康德非常关注的问题。 无论如何，他都觉得存在逻辑上的矛盾，或者说是反讽。 如果宇宙有一个开始，那么，为什么它要等待无限长的时间之后，才开始？ 他称之为立论。 另一方面，如果宇宙无始无终地存在着，那么为什么到现阶段需要无限长的时间？ 他称之为对立面。 立论与其对立面的依据，是建立在康德，也包括其他人，对于时间是绝对、永恒不变的假设的基础之上的。 也就是说，时间从无限的过去到无限的未来，完全独立于任何可能存在或者不存在的宇宙。
这仍然是今天许多科学家脑海中的画面。 然而，1915年，爱因斯坦给我们带来了具有开创性意义的广义相对论。 在广义相对论里，空间和时间不再是绝对、永恒不变的，不再被看作是物质世界所发生事件的固定背景。 相反，它们是由宇宙中的物质和能量塑造的动态量。 它们仅仅在宇宙中才有意义，所以讨论宇宙开始前的时间毫无意义。这就像问南极的南极点在哪里一样的无聊，没有意义。
尽管爱因斯坦的理论统一了时间和空间，但是关于空间本身，广义相对论并没有告诉我们太多。似乎很明显的一点是，空间来一直在延续。虽然没有合乎逻辑的理由确定这些不存在，但是我们却不希望宇宙的边界是一堵墙。像哈勃太空望远镜这样的现代仪器，让我们能够探究、窥测太空深处。我们看到的是数以亿万计的形状各异、大小不同的星系，有巨大的椭圆型星系，也有像我们银河系一样的螺旋星系。每个星系都包含数以亿计的恒星，其中许多恒星都有行星围绕着它们。我们所处的星系，阻挡了我们在某些方向上的视野，但除此之外，伴随着宇宙中一些局部高密度和空隙的存在，星系在整个太空中大致是均匀分布的。星系的密度在非常远处，看起来在下降。但这似乎是因为它们离得太远，我们无法看清它们的缘故。到目前为止，我们知道宇宙，仍在无休止地继续存在着，无论它走多远，它都是一样的。
尽管宇宙看起来在太空中的每个位置，似乎都大致相同，但它随着时间，肯定是在变化的。直到上个世纪初，宇宙是变化的这一点才得到确定。在此之前，人们认为宇宙基本上是不随时间改变的。它可能已经存在了无限长的时间，这样的认识，却似乎导致了一个有违逻辑的、荒谬的结论。如果宇宙已经延续了无限长的时间，经过无限长时间，由于恒星的辐射，整个宇宙应该已经被加热到了与恒星相同的温度。即使在夜晚，来自于所有那些被加热到与恒星具有同等温度的恒星或是尘埃云，所发出的光，会把整个天空照得如同太阳一般明亮。因此，我们做的所有观察发现天空在夜晚是黑的，这一点至关重要。这意味着，我们今天看到宇宙状态，不会永远不变地存在下去。过去必定发生了些什么，由此引发恒星在一段有限的时间内发光、发热。这样， 那些非常遥远的恒星所发出的光，就没有足够的时间到达我们身边。这就给为什么夜晚的天空不会到处闪烁着亮光，提供了合理的解释。
如果恒星一直都在那里，为什么他们在几十亿年前，才突然亮起来？让恒星开始发光的时钟是什么？这些问题，让像伊曼纽尔.康德这样的、相信宇宙的存在是永恒不变的哲学家们感到困惑。就像几千年前，乌赦主教所下的定论一样，许多人相信宇宙被造的样子，就像我们现在看到的样子，从未改变。然而，20世纪20年代，伴随着位于威尔逊山上的百英寸的天文望远镜所获得的观测结果，人们对于宇宙认识的分歧开始出现了。首先，埃德温·哈勃（2）发现许多微弱的光线，称为星云，实际上是其他星系，像太阳一样的大量恒星，但距离十分遥远。要让这些恒星看起来如此的小而且微弱，它们必须距离我们十分遥远，以至于它们所发出的光，需要花费数百万，甚至数十亿年才能到达我们。这表明宇宙开始到现在，绝不可能只是几千年前。
但是，哈勃的第二发现更为引人注目。 通过分析来自其他星系的光线，哈勃能够测量出这些星系是在向我们靠近，还是离开我们越来越远。 令他非常惊讶的是，他发现这些星系几乎都在离我们远去。而且，他们离我们越远，他们离开的速度就越快。 换句话说，宇宙正在膨胀。 星系间的距离变得越来越大。
二十世纪，伟大的知识成果之一是宇宙膨胀的发现。 它完全出乎意料，它完全改变了对宇宙起源的探讨。 如果星系间彼此正在分开，那么在过去，它们一定彼此靠得更近。按照目前星系的扩张速度计算，我们可以估计大约在10到150亿年前，它们彼此之间一定非常接近。所以，看起来那就是宇宙开始的时候，所有的一切，都集中在空间中的同一点上。
但是，许多科学家不满意对宇宙有开始的解释，因为它似乎意味着物理学的崩塌。 人们不得不援引一种外部能力，为了方便起见，我们称之为上帝，由祂来确定宇宙是如何开始的。由此，他们把宇宙理论向前推进了一步，承认宇宙在膨胀，但没有开始。这些理论的代表之一是由赫尔曼·邦迪（3）、托马斯·戈尔德（4），以及弗雷德·霍伊尔（5）于1948年提出的稳态理论（6）。
按照稳态理论的解释，随着星系彼此间分离、膨胀，宇宙空间会不断创造新的物质，新星系的形成来源于这些新创造的物质。 宇宙永远存在，并且在任何时候看起来都是一样的。稳态理论所定义的后一个属性，有一个明显的好处，它让我们可以通过观察来检验其真伪。 剑桥射电天文学组，在马丁·赖尔（7）的领导下，对20世纪60年代早期的弱源无线电波，进行了一次调查。 这些弱源无线电波在太空中，相当均匀地分布着，显示出大多数弱源无线电波都来自河（8）外星系。 平均而言，更弱的信号源距离会更远。
稳态理论预测了无线电波源的数量与其强度之间的关系。 但是，结果显示观察得到弱电波源比预测的更多。这表明过去电波源的密度更高。这与稳态理论的基本假设相反，即一切都是不随时间而改变的。由于这个和其他一些原因，稳态理论最终被放弃了。
回避宇宙有一个开始的另一种尝试是，假设开始有一个收缩阶段，但是由于旋转和局部不规则，物质不会全部落到同一点。相反，物质的不同部分会相互错过，宇宙会再次膨胀，同时始终保持有限的密度。 实际上，两名俄罗斯人，叶夫根尼·利夫希茨（9）和艾扎克.卡拉尼可夫（10）声称，已经证明了没有精确对称的一般收缩总会导致乱跳，同时始终保持有限的密度。 这一结果，对于马克思列宁主义的辩证唯物主义来说，非常便利，因为它绕开了创造宇宙这一尴尬问题。由此，叶夫根尼·利夫希茨和艾扎克.卡拉尼可夫的这一理论，成了苏联科学家的信条。
我开始宇宙研究，正值利夫希茨和卡拉尼可夫，关于宇宙没有开始的结论发表的当口。我意识到这是一个非常重要的问题，但我并不相信利夫希茨和卡拉尼可夫的论据。
我们的习惯思维总是受“事出有因”的思维方式影响。过去的事件影响后来的事件，这样一环扣一环，环环相扣。事件之间有一系列的因果关系，一直可以追溯到过去，形成一条因果链条。但是，假设这个链条有一个开头，假设有第一个事件。那么，第一个事件的起因又是什么？这不是许多科学家想要解决的问题。他们通过像俄罗斯人所阐述的，以及像那些稳态理论家所声称的——宇宙没有开始，抑或认为宇宙的起源不属于科学领域，而属于形而上学或宗教等这样一些方法，试图绕开这个问题。在我看来，这不是真正的科学家应该采取的立场。如果科学定律止步于宇宙开始时，难道这些科学定律就不会在其他时段崩塌吗？如果科学定律只是偶尔适用，那么它就不是科学定律。我相信，我们应该在科学的基础上尝试理解宇宙的起源。这也许是超出我们能力限度的任务，但至少我们应该进行尝试。
罗杰·彭罗斯（11）和我设法通过几何定理证明，如果爱因斯坦的广义相对论是正确的，而且某些合理条件得到满足，宇宙必定有一个开始。 很难用数学定理来争论，但是利夫希茨和卡拉尼可夫，最终不得不承认宇宙应该有一个开端。 虽然宇宙有开始的想法，可能不受共产主义思想的欢迎，但是意识形态从来无法阻碍物理科学的发展。炸弹需要物理学，关键物理学是有用的。然而，苏联的意识形态确实通过否认遗传的真相，来阻止生物学的进步。
虽然罗杰.彭罗斯和我的定理，证明了宇宙必定有一个开始，但关于那个开始的本质并未给出更多的信息。 定理证明，宇宙开始于宇宙大爆炸，整个宇宙被碾碎、挤压在一个物质密度无限大的，被称之为“时空奇点”的奇点里。爱因斯坦的广义相对论在时空奇点里，将不在适用。因此，人们不能用它来预测宇宙开始的方式。 显然，这个问题超出了科学所能回答的范围。
1965年10月，在我第一个“奇点”结论出来后几个月，通过对宇宙背景微弱的微波辐射的观测发现，确认了宇宙有一个物质密度极高的开始。这些微波与微波炉中的微波炉相同，但强度却低得多。这些宇宙背景微波，只能把你的披萨饼加热到零下270.4摄氏度（零下518.72华氏度），用它来解冻披萨效果不会好，更不用说用它烹饪了。事实上，你可以亲自去观察这些背景微波。几乎肯定，那些用过模拟电视机的人，许多人都看到过微波造成的现象。如果你把电视机的频道，选择成一个空频道，电视机屏幕上，你看到的类似雪花的小白点就是由宇宙背景微波辐射引起的。对宇宙背景微波的唯一合理解释是，这些微波是早期的高温炽热和高密集状态留下的辐射。随着宇宙膨胀，辐射会冷却，直到它只是我们今天观察到的微弱微波残余。
宇宙始于一个奇点，并不是我或其他许多人都满意的想法。爱因斯坦的广义相对论在靠近“大爆炸”处失效的原因，在于它是所谓的经典理论。也就是说，它是基于无需解释的、不证自明的常识性的假设——每个粒子都具有明确定义的位置和明确定义的速度。在这种所谓的经典理论中，如果我们知道宇宙中所有粒子，在某一时间的位置和速度，就可以计算出在过去或将来的任何时间它们的状态。然而，在二十世纪初期，科学家发现他们无法准确计算出在极短距离内会发生什么。这不仅仅是经典理论不够好的问题。似乎有一定程度的随机性或不确定性，在我们的理论中无法消除。它可以归结为，德国科学家维尔纳·海森堡（12）在1927年提出的不确定性原则。人们无法准确预测粒子的位置和速度。对位置的预测越准确，对速度的预测误差就越大，反之亦然。
爱因斯坦强烈反对宇宙被偶然性操纵的观点。 用他的格言，表述他的感受是“上帝不掷骰子。”但是，所有的证据都表明上帝完全是一个赌徒。 宇宙就像一个，到处被掷的骰子在滚动、赌轮被转动的巨大的赌场。 每次骰子投掷或轮盘旋转时，赌场老板都会面临赔钱的风险。 但是在大量赌注中，赌场老板要确保赔率平均值对他/她有利。 这就是赌场老板如此富有的原因。 你赢得对抗的唯一机会，就是把你所有的钱都放在几个掷骰子或轮盘赌上。
宇宙也像掷骰子一样。 当宇宙很大时，骰子翻滚变化的次数非常多，最后平均值结果可以预测。 但是，当宇宙非常小，在宇宙大爆炸附近时，被掷骰子的翻滚变化次数很少，不确定性原理在此就显得非常重要。为了理解宇宙的起源，有必要将不确定性原理，引入爱因斯坦的广义相对论。 至少在过去的三十年里，这一直是理论物理学的巨大挑战。 我们还没有解决这个问题，但我们取得了很大进展。
现在，假设我们试图预测未来。 因为我们只知道粒子的位置和速度的某种组合，所以我们不能对粒子的未来位置和速度做出精确的预测。 对特定位置和速度的组合，我们只能给出概率。 因此，对于特定的宇宙未来，有一种确定的可能性。 现在，假设我们试图以同样的方式理解过去。
鉴于我们现在可以做出的观察的性质，我们所能做的就是为宇宙的特定历史时段分配概率。 因此，宇宙必定具有许多可能的历史，每个历史都有自己的概率。 有一个英格兰再次赢得世界杯的宇宙历史，虽然可能性很低。宇宙有多个历史的观点听起来可能像科幻小说，但它现在被接受为科学事实。 这要归功于理查德·费曼（13）他曾在著名的加州理工学院（California Institute of Technology）工作，并在条形街演奏邦戈鼓。 费曼理解事物如何运作的方法是为每个可能的历史分配一个特定的概率，然后用这个想法进行预测。 这个方法非常适合预测未来。所以，我们假设它对探求过去也同样有效。
科学家们正在努力将爱因斯坦的广义相对论和费曼的多重历史观结合起来，形成一个完整的统一理论，描述宇宙中发生的一切。如果我们知道宇宙在某一时段的状态，这个统一的理论将使我们能够推算宇宙如何演化。但统一理论本身并不能告诉我们宇宙是如何开始的，或者它的初始状态是什么。为此，我们需要额外的东西。我们需要所谓的边界条件，告诉我们宇宙边界发生的事情，空间和时间的边缘。但是，如果宇宙的边界只是处于空间和时间的正常点，我们就可以跨过边界，并对边界以外的地方宣誓主权。另一方面，如果宇宙的边界处于锯齿状的边缘，在那里空间或时间被碾压、物质密度趋于无穷大，那么要定义有意义的边界条件将是非常困难的。因此，究竟需要什么边界条件，现在还不清楚。选择哪一组边界条件更合理，似乎没有逻辑基础。
然而，加州大学圣塔巴巴拉分校的詹姆斯·哈妥（14）和我意识到第三种可能性。 也许，宇宙在空间和时间上没有边界。 初看，这似乎与我前面提到的几何定理直接矛盾。 那些定理表明宇宙必须有一个开始，一个时间的边界。 然而，为了用数学方法，更好地定义费曼的技法，数学家们想出了一个被称为“虚构时间”的概念。“虚构时间”与我们体验的实时时间无关。为了完成数学运算，用“虚构时间”代替真实时间，这是一个数学技巧。我们的想法是在假想的时间里没有边界。 这消除了尝试创造边界条件的必要。 我们称之为无边界方案。
如果宇宙的边界条件是，在它的假想时间内没有边界，那么宇宙将不会只有一个历史。 在虚构的时间里，有许多历史。并且，每个“虚构历史”都会是一个与真实时间相对应的历史。 这样看来， 我们拥有超级丰富的宇宙历史。是什么从一堆所有可能的宇宙历史中，挑选出我们所生活的、这个特别的历史，或者说这一历史集合呢？
有一点，我们可以很快注意到的是，在宇宙可能的历史中，许多都不会经历，像我们人类自身的发展所必须的星系以及恒星的演化过程。智能生命的进化，也许不需要星系和恒星演化的伴随，但是这种可能性不大。 因此，事实上，作为众生存在的事实，我们可以提出这样的问题，我们被限制生活在有这样宇宙历史的宇宙中，“为什么宇宙是这样的？”我们所在宇宙的历史，暗示它是拥有星系和恒星的少数宇宙历史中的一员。这是所谓的人择原理（15）的一个例子。 人择原理说宇宙必须或多或少地像我们所看到的样子，因为如果它不同，那么就没有人会在这里观察它。
许多科学家不喜欢人择原理，因为它似乎只不过像摆摆手而已，并没有太大的预测能力。 但人择原理可以给出一个精确的表述，它在处理宇宙的起源问题时，似乎是必不可少的。 M-理论（16）是“完整统一理论”的最佳候选者，它为宇宙提供了大量可能的历史。 大多数这些历史都不适合智能生命的发展。 要么它们是空的，要么持续时间过短，要么过于弯曲，或者以其他方式出错。 然而，根据理查德.费曼的多元宇宙历史的观点，这些无生命存活的历史，可能具有相当高的概率。
我们并不关心，究竟有多少不含智慧生命的宇宙历史。 我们感兴趣的是那些有智慧生命存在的历史子集合。 并不要求这些智能生命像人类一样。小绿人（17）也可以。 事实上，他们也许会做得更好。 人类并没有出色的智能行为记录。
作为人择原理功用的一个例子，我们考虑一下空间方向的数量。 我们都生活在三维空间中，是一个我们共有的经验事实。 也就是说，我们可以用三个数字，来表示空间中一个点的位置。 例如：纬度、经度和海拔高度。 但是，为什么空间是三维的？ 为什么不像科幻小说所描述的，是二维、四维，或者其他维度的？事实上，在M-理论中，空间有十个维度（同时具有一个时间维度），十个维度中，有七个被认为是卷曲得非常小的维度。只留下三个大，而近似平坦的维度方向。 它（三维空间）就像一根饮料吸管。吸管的表面是二维的。 然而，在一个方向上，它被卷曲成一个小圆圈。因此，从远距离看，吸管看起来像一条一维的直线。
为什么我们没有生存在一个具有八个卷曲的维度，加上两个已知维度的宇宙历史中呢？因为二维空间里的动物将难以消化食物。如果它有一个贯穿身体的肠道，就像我们一样，肠道就会将动物身体分成两半，而这个可怜的生物会被“肢解”，无法生存。因此，对于像智能生命这样复杂的任何事物，两个维度的空间是不够的。三维空间有些特殊之处。在三维空间中，行星在恒星周围可以具有稳定的轨道。这是由于罗伯特·胡克（18）在1665年发现，并由艾萨克·牛顿（Isaac Newton）详细阐述的万有引力反平方律（S/4πr²=I, S – 引力强度）中，所定义的引力的结果。想一下，两个相距一定距离的物体间吸引力。如果该距离加倍，则它们之间的力除以4。如果距离增加三倍，则将力除以9，如果是四倍，则将力除以16，依此类推。这就导致了行星具有稳定的轨道。
现在，让我们来考虑一下四维空间的情况。万有引力会遵循“逆立方律”。如果两个物体之间的距离加倍，那么引力将被除以8，三倍就除以27，如果是四倍，则除以64。四维空间中的“逆立方引力定律”妨碍行星在恒星周围形成稳定的轨道。他们要么最终坠入恒星，要么逃逸到黑暗和寒冷外太空。同样，原子中的电子也不会具有稳定轨道，这样我们所知道的物质，就不会存在。因此，虽然“多重宇宙史”的想法，允许宇宙具有任何数量的线性维度，（近似平直的）但只有三维空间的宇宙史才会有智能生命。只有在这样的宇宙史集合中，才会提出这样一个问题：“为什么空间有三个维度？”
我们观察到的宇宙的一个显着特征与阿诺·彭齐亚斯（19）和罗伯特·威尔逊（20）发现的微波背景有关。 宇宙微波背景辐射本质上是一个宇宙初期状态的化石记录。 这辐射无论从哪个方向看，结果都差不多。不同方向之间的差异大约是十万分之一。需要回答的是为什么有如此微小的差异。一种被普遍接受的解释是，在宇宙历史的早期，它经历了一个至少以数亿倍计数的急速膨胀的时期。这个过程被称为膨胀扩张。这种膨胀扩张，与通常困扰我们的价格通胀相反，它对宇宙的演化是有利的。如果全部情况是这样的话，在所有方向上，微波辐射都会是完全相同的。 那么，那些微小的差异来自哪里呢？
1982年初，我写了一篇论文，提出这些差异源于宇宙膨胀期间的量子波动。量子波动是根据不确定性原理，推导出的结果。此外，这些量子波动还是建构我们宇宙，星系、恒星，还有们的种子。这个想法与黑洞视界中所谓的霍金辐射（21），具有相同的机制，这是我十年前所预测的。过去与现在，所谓霍金辐射提法的唯一区别就是，过去称霍金辐射来自黑洞视界，现在说该辐射来自宇宙视界。所谓“宇宙视界”就是，那条把宇宙的可见部分（译者注：物质、正能量）与不可见部分（译者注：暗物质、负能量）分割开来的“地平线”。那年夏天，我们在剑桥举办了一个研讨会，该领域的所有领军人物悉数到场。在这次会议上，我们建立了大部分现在的宇宙膨胀图景，其中包括，导致星系形成，以及我们存在所需要的所有重要的密度波动。有几个人为最终的结果做出了贡献。这是在1993年宇宙背景探测者（COBE）（22）卫星发现宇宙微波波动之前的十年。因此，在这里, 理论领先于实验。
又过了十年，在2003年，随着威尔金森微波各向异性探测器（23）（WMAP）所获取的成果，宇宙学成为了一门精密科学。 WMAP卫星摄制了一幅宇宙微波背景温度的精彩图片，一张显示宇宙年龄误差小于1%的宇宙照片。你看到的不均匀是宇宙膨胀造成的结果，它意味着宇宙的某些区域的密度略高于其他区域。额外密度的物质间的相互引力，减缓了该区域的扩张，并最终导致堕塌，形成星系和恒星。所以，仔细看太空微波背景辐射图，它就是宇宙全部结构的蓝图。我们就是早期宇宙中量子波动的产物。上帝确实在掷骰子。
继WMAP之后，今天有普朗克巡天者（24）卫星，可以拍摄具有更高分辨率的宇宙图像。普朗克正在认真测试、验证我们的理论，甚至有可能发现膨胀过程中的引力波的印记。这就像是把“量子引力”写在了太空上。
可能还有其他更多宇宙。M-理论预测，与许多不同的可能宇宙历史相对应，许多宇宙都是从无到有的。随着宇宙演化到现在，继而走向未来，每个宇宙都有许多可能的历史和许多可能的状态。大多数的状态与我们观测到的宇宙完全不同。
我们依然热切盼望，设在日内瓦的欧洲核研究中心（CERN）的大型强子对撞机（25）（LHC）能够为M-理论，提供第一手的证据。从M-理论的角度来看，它（LHC）只能探测低能量。但是，我们也许有幸看到基本理论中的弱信号，例如超对称性。我认为，发现已知粒子的超对称伙伴，将彻底改变我们对宇宙的理解。
2012年，在日内瓦欧洲核子研究中心的大型强子对撞机发现了希格斯粒子（26）。这是二十一世纪，新的基本粒子的首次发现。大型强子对撞机仍然有希望发现超对称性。但即使大型强子对撞机找不到任何新的基本粒子，目前正在计划建造的下一代加速器，仍有可能发现超对称性。
在热大爆炸初始阶段的宇宙本身，是测试M-理论的终极高能实验室，以及检验我们关于时空和物质构建模块想法的地方。不同的理论，在当前的宇宙结构中留下的“指纹”不同。因此，天体物理数据可以为我们提供，有关统一所有自然力的线索。可能还有其他宇宙，但不幸的是我们永远无法探索它们。
我们已经看到了宇宙起源的一些东西。但是，留下了两个大问题。宇宙会终结吗？我们的宇宙是独一无二的吗？
那么，最可能的宇宙历史的未来表现将会是什么？似乎有多种可能性，这些可能性与智能生命的存在相互兼容。它们取决于宇宙中的物质数量。如果物质数量超过一定的临界值，星系之间的引力将减缓宇宙的扩张。
最终，他们将开始相互靠近，并在一次宇宙大堕塌中，聚集压碎在一起。这将是宇宙历史的终结。我在远东的时候，他们不让我提及“宇宙大堕塌”的话题，因为担心引发股市震荡。但是，市场还是崩了（译者注：1997亚洲金融危机），也许是什么人走漏了“宇宙大堕塌”的消息。（译者大笑）在英国，人们似乎并不担心二百亿年后，宇宙可能会结束。在世界末日到来之前，你还有足够的时间吃喝玩乐。
如果宇宙的密度低于临界值，太弱的引力将无法阻止星系四散逃逸。所有恒星的能量最终都会燃烧殆尽。宇宙将变得更加空旷、更加寒冷，最终变成死寂，这种“死法”似乎缺少戏剧性。（译者注：这是宇宙终结的另外一种方式，称为“冷死”；“宇宙大堕塌”导致的宇宙终结，称为“热死”）不过，距离世界末日，我们还有几十亿年的时间。
在这一章里，我试图解释了关于宇宙的起源、未来和宇宙本质方面的一些问题。 原始宇宙是小而密集的，它就好像一个坚果，宇宙就开始了。然而，这个“坚果”里，却包含了宇宙演化的所有信息。所以，哈姆雷特一点没错，我们这些被包裹在小小“坚果”中的人类，却可以视自己为无限空间的王。
大爆炸之前发生了什么？
按照（宇宙）无边界假设，询问宇宙大爆炸之前发生的事情是毫无意义的。这就像问南极的南部在哪里一样无趣。因为宇宙开始前，没有时间可言。时间的概念只存在于我们的宇宙中。
注释：（资料来自：维基百科）
1）詹姆斯·乌赦（英语：James Ussher，或拼为Usher，/????r/，1581年1月4日－1656年3月21日），生于爱尔兰都柏林，在1625年至1656年间，曾任爱尔兰教会阿玛（Armagh）教区大主教兼任全爱尔兰天主教会大主教。他也是一位历史学家，在他的著作《乌赦年表》（Ussher chronology）中，根据圣经记载及历法考证，认为世界创造于公元前4004年10月23日礼拜天。
2）埃德温·鲍威尔·哈勃（英语：Edwin Powell Hubble，1889年11月20日－1953年9月28日），美国著名的天文学家。 哈勃证实了银河系外其他星系的存在，并发现了大多数星系都存在红移的现象，建立了哈勃定律，是宇宙膨胀的有力证据（参见大爆炸理论）。哈勃是公认的星系天文学创始人和观测宇宙学的开拓者。并被天文学界尊称为星系天文学之父。 为纪念哈勃的贡献，小行星2069、月球上的哈勃环形山以及哈勃太空望远镜均以他的名字来命名。
3）赫尔曼·邦迪（英语：Hermann Bondi，1919年11月1日－2005年9月10日），生于奥匈帝国维也纳，英国籍数学家与物理学者。他最有名的事迹，是与弗雷德·霍伊尔、托马斯·戈尔德，三人共同提出稳态理论。但他在学术上最显著的成就来自于对广义相对论的理论贡献。
4）托马斯·戈尔德（英语：Thomas Gold，1920年5月22日－2004年6月22日）[2]是一位生于奥地利的天文物理学家，他曾担任康乃尔大学天文学教授、美国国家科学院院士、皇家学会院士[2]。戈尔德是1950年初提出现已几乎被废弃的宇宙稳恒态理论的三位年轻科学家之一。戈尔德的研究是跨学科的，涉及生物物理学、天文学、航空航天工程和地球物理学。
5）弗雷德·霍伊尔爵士（英语：Sir Fred Hoyle，1915年6月24日－2001年8月20日），生于英国英格兰约克郡宾利，英国天体物理学家。他是最早将恒星核合成过程加以理论化的物理学者之一。
6）稳态理论（英语：Steady State Theory），又译为稳恒态理论、恒稳状态学说，是物理宇宙学中的一个宇宙模型假说。稳态理论假设，随着宇宙扩张，新的物质会不断产生，使宇宙符合完美宇宙学原理（Perfect Cosmological Principle）。 稳态理论与大爆炸理论同时出现，在20世纪前半获得不少物理学家的支持。在1960年代后，随着越来越多的天文学与物理学证据支持大爆炸理论，认为宇宙的年龄有限，现今稳态理论已被视为是过时的假说。
7）马丁·赖尔爵士（英语：Sir Martin Ryle，1918年9月27日－1984年10月14日），英国射电天文学家，赖尔开发出革命性的射电望远镜系统，且使用这套系统对弱射电源准确定位和成像。1964年赖尔与冯堡（D.D. Vonberg）首度发表了无线射频的天文干涉仪概念（纵然另有声称认为悉尼大学的约瑟夫·波悉在同年较早时候已实际制作出天文干涉仪。）赖尔在大学中利用经改良的设备，能观察到当时已知宇宙中最远的星系，赖尔也是剑桥大学卡文迪许实验室天体物理组的第一位教授，并创办了大盾射电天文台，1972至1982年间受任命为皇家天文学家。 赖尔与安东尼·休伊什共同获得1974年的诺贝尔物理学奖，是诺贝尔奖第一次授奖表彰天文研究。
8）银河星系（古称银河、天河、星河、天汉、银汉等）[18]，是一个包含太阳系 [19]的棒旋星系。直径介于100,000光年[20]至180,000光年[21]。估计拥有1,000亿至4,000亿颗恒星[22][23]，并可能有1,000亿颗行星[24][25]。太阳系距离银河中心约26,000光年，在有着浓密气体和尘埃，被称为猎户臂的螺旋臂的内侧边缘。在太阳的位置，公转周期大约是2亿4,000万年[15]。从地球看，因为是从盘状结构的内部向外观看，因此银河系呈现在天球上环绕一圈的带状。 银河系中最古老的恒星几乎和宇宙本身一样古老，因此可能是在大爆炸之后不久的黑暗时期形成的[9]。在10,000光年内的恒星形成核球，并有着一或多根棒从核球向外辐射。最中心处被标示为强烈的电波源，可能是个超大质量黑洞，被命名为人马座A*。在很大距离范围内的恒星和气体都以每秒大约220公里的速度在轨道上绕着银河中心运行。这种恒定的速度违反了开普勒动力学，因而认为银河系中有大量不会辐射或吸收电磁辐射的质量。这些质量被称为暗物质[26]。 银河系有几个卫星星系，它们都是本星系群的成员，并且是室女超星系团的一部分；而它又是组成拉尼亚凯亚超星系团的一部分[27][28]。整个银河系对银河系外的参考坐标系以大约每秒600公里的速度在移动。
9）叶夫根尼·米哈伊洛维奇·利夫希茨（俄语：Евге?ний Миха?йлович Ли?фшиц，1915年2月21日－1985年10月29日），苏联物理学家。[1] 利夫希茨是朗道的学生，是他的《理论物理学教程》的主要合著者。 在广义相对论领域，利夫希茨是BKL猜想[2]（关于一般曲率奇点的性质）的提出者之一，这被广泛认为是经典引力课题中最重要的开放问题之一。
10）艾萨克.马科维奇.卡拉尼可夫 (俄语: Исаак Маркович Халатников; 1919年10月17日) 出生在前苏联，是一名物理学家，他的工作在广义相对论方面，以对彼林斯基-卡拉尼可夫-利夫希茨的奇点理论（BKL singularity ）的发展所著称。
11）罗杰·彭罗斯爵士（英语：Sir Roger Penrose，1931年8月8日－），英国数学物理学家与牛津大学数学系W. W. Rouse Ball名誉教授。他在数学物理方面的工作拥有高度评价，特别是对广义相对论与宇宙学方面的贡献。他也是娱乐数学家与具争议性的哲学家。罗杰·彭罗斯是科学家理昂内·彭罗斯与玛格丽特·雷瑟斯的儿子，为数学家奥利佛·彭罗斯与国际象棋大师强纳森·彭罗斯的兄弟。
12）维尔纳·海森堡（德语：Werner Heisenberg，1901年12月5日－1976年2月1日），德国物理学家，量子力学创始人之一，“哥本哈根学派”代表性人物。1932年，海森堡因为“创立量子力学以及由此导致的氢的同素异形体的发现”而荣获诺贝尔物理学奖。他对物理学的主要贡献是给出了量子力学的矩阵形式（矩阵力学），提出了“不确定性原理”（又称“海森堡不确定性原理”）和S矩阵理论等。他的《量子论的物理学原理》是量子力学领域的一部经典著作。
13）理查德·菲利普斯·费曼（英语：Richard Phillips Feynman，1918年5月11日－1988年2月15日），美国理论物理学家，量子电动力学创始人之一，纳米技术之父。由费曼提出或完善的费曼图、费曼规则（Feynman rules）和重整化计算方法是研究量子电动力学和粒子物理学的重要工具。费曼个性十足，爱出风头，平易近人且喜爱搞怪，有很多逸闻流传于世。在1999年英国杂志《物理世界》对全球130名领先物理学家的民意调查中，他被评为有史以来10位最伟大的物理学家之一。[11]费曼父母皆为立陶宛犹太人，来自白俄罗斯，然而费曼本人是无神论者。 费曼业余爱好广泛，如打邦哥鼓、破译玛雅文明的象形文字、研究如何撬开保险柜的锁及逛脱衣舞厅等。他自己搜罗了不少这类故事，整理成了自传《别闹了，费曼先生！》。该书后来成为畅销大众读物。费曼是少数几个在大众心目中形象生动鲜活的前沿科学家之一。
14）詹姆斯·伯克特·哈妥（英语：James Burkett Hartle，1939年8月20日－），美国物理学家，自1966年起任教于加州大学圣塔芭巴拉分校(UCSB)物理系。他著名的成就包括有广义相对论、天文物理学与量子力学诠释等领域。在与史蒂芬·霍金合作之下，他提出了“哈妥-霍金宇宙波函数”——其为惠勒-得卫特方程式的一个特殊解，用以解释大霹雳宇宙学的初始条件。 与默里·盖尔曼等人合作，哈妥协助架构现代版的哥本哈根诠释，其基础为一致性历史(consistent histories)。与Dieter Brill合作，他发现了布里尔-哈妥几何子(Brill-Hartle geon)，其为一项近似解，实现了惠勒所提议的一个假设现象——一个重力波波包(gravitational wave packet)被局限在时空中的一块紧致区域，所凭借的是自身场能量的重力吸引。他也是近期一本广义相对论教科书的作者[1]
15）人择原理(anthropic principle)或人存定理，是一种认为物质宇宙必须与观测到它的存在意识的智慧生命相匹配的哲学理论。有些支持者提出人择原理解释了宇宙的年龄和为什么物理常数能够保证有意识生命的存活。所以他们也认为这个宇宙能给予智能生命（可观测者）存活的那么高的标准是一件正常的事情[1][2]。 约翰·D·巴罗和法兰克·迪普勒给出的强人择原理（SAP）指出宇宙存在的某些机能的协调性最终会导致智慧生命的涌现。而有些以布兰登.卡特为首、对SAP持有批评态度的人给出了弱人择原理（WAP）, 指出表面上的调和宇宙往往是选择偏差所带来的（尤其是幸存者偏差）比如，只有那些最终有能力给出生命生存条件的宇宙中能有生命，观察并给出调和性的解释。多数情况，这个对多重宇宙论的争论，应该在统计出宇宙总体的数量以及从这些中找出有选择偏好（我们作为观察者所在的宇宙协调性）后才能给出结论。
16）M理论（英语：M-theory）是物理学中将各种相容形式的超弦理论统一起来的理论。此理论最早由爱德华·威滕于1995年春季在南加州大学举行的一次弦理论会议中提出。威滕的报告启动了一股研究弦理论的热潮，被称为第二次超弦革命。
弦理论学者在威滕的报告之前已经识别出五种不同的超弦理论。尽管这些理论看上去似乎非常不一样，但多位物理学家的研究指出这些理论有着微妙且有意义的关系。特别而言，物理学家们发现这些看起来相异的理论其实可以透过两种分别称为S对偶和T对偶的数学变换所统合。威滕的猜想有一部分是基于这些对偶的存在，另有一部分则是基于弦理论与11维超重力场论的关系。
尽管尚未发现M理论的完整表述，这种理论应该能够描述叫膜的二维及五维物体，而且也应该能描述低能量下的11维超引力。现今表述M理论的尝试一般都是基于矩阵理论或AdS/CFT对偶。威滕表示根据个人喜好M应该代表Magic（魔术理论）、Mystery（神秘理论）或Membrane（膜理论），但应该要等到理论更基础的表述出现后才能决定这个命名的真正意义[1]。
有关M理论数学架构的研究已经在物理和数学领域产生了多个重要的理论成果。弦理论学界推测，M理论有可能为研发统合所有自然基本力的统一理论提供理论框架。当尝试把M理论与实验联系起来时，弦理论学者一般会专注于使用额外维度紧致化来建构人们所处的四维世界候选模型，但是到目前为止，物理学界还未能证实这些模型是否能产生出人们所能观测到（例如在大型强子对撞机中）的物理现象。
17）小绿人（俄语：зелёные человечки[注 1]，乌克兰语：зелен? чолов?чки）指着俄国装备的秘密武装人员。这种叫法在2014年初俄罗斯非正式部队占领克里米亚期间被首次使用[1]。由于其着绿色的制服和先进的武器装备，当地居民起初也称他们为“火星人”[2]。俄罗斯联邦国防部长谢尔盖·绍伊古则称这些武装人员为有礼貌的人（俄语：Вежливые люди，乌克兰语：Вв?члив? люди）[3][4]。
18) 罗伯特·胡克（英语：Robert Hooke，又译胡克，1635年7月28日－1703年3月3日），英国博物学家、发明家。在物理学研究方面，他提出了描述材料弹性的基本定律——胡克定律，且提出了万有引力的平方反比关系。在机械制造方面，他设计制造了真空泵、显微镜和望远镜，并将自己用显微镜观察所得写成《显微术》一书；“细胞”的英文：cell，即由他命名。中文翻译后即称为细胞。在新技术发明方面，他发明的很多设备至今仍然在使用。除去科学技术，胡克还在城市设计和建筑方面有着重要的贡献。但由于与牛顿的论争导致他去世后鲜为人知，近来对胡克的研究逐渐兴起。胡克也因其兴趣广泛、贡献重要而被某些科学史家称为“伦敦的莱奥纳多”
19) 阿诺·彭齐亚斯（德语：Arno Penzias，1933年4月26日－），德国出生的美国射电天文学家，犹太人，1964年与罗伯特·威尔逊一起发现了微波背景辐射，并因此获得1978年诺贝尔物理学奖。 彭齐亚斯1933年出生于德国的慕尼黑，后随全家移居美国。是1939年二战爆发前最后一批逃离纳粹德国的难民。到达美国后就读于纽约市立学院，1954年毕业于物理系，毕业后在陆军通讯兵团服役。两年后，彭齐亚斯进入哥伦比亚大学就读，1958年获得硕士学位，1962年获得博士学位。而后任职于新泽西州霍姆代尔附近克劳福德山的贝尔电话公司。1964年，彭齐亚斯和同在贝尔电话公司工作的威尔逊使用一具为早期通讯卫星设计的天线，接收到了来自天空的均匀、且不随时间变化的讯号。1965年，他们二人在《天体物理学报》上发表了题为《在4080兆赫上额外天线温度的测量》的论文，宣布了这个发现。随后，普林斯顿大学的狄克等人在同一杂志上解释道，这就是宇宙微波背景辐射。宇宙微波背景辐射的发现为宇宙大爆炸理论提供了有力证据。彭齐亚斯和威尔逊也因此获得1978年诺贝尔物理学奖。
20) 罗伯特·威尔逊（英语：Robert Wilson 1936年1月10日－），美国射电天文学家，1964年与阿诺·彭齐亚斯一起发现了微波背景辐射，并因此获得1978年诺贝尔物理学奖。 威尔逊1936年出生于美国得克萨斯州的休斯敦，父亲是一位化学工程师。威尔逊1957年以优秀的成绩毕业于莱斯大学，而后进入加州理工学院攻读研究生。在那里，他受到著名天文学家弗雷德·霍伊尔的影响，支持稳恒态宇宙学。1962年获博士学位。1963年威尔逊转往贝尔实验室设在新泽西州霍姆代尔的研究中心，与彭齐亚斯进行合作，于1964年使用一具为早期通讯卫星设计的天线发现了宇宙微波背景辐射。威尔逊致力于使用射电天文的方法研究星际分子、测定星际物质中各种同位素的相对丰度。1976年 威尔逊成为贝尔实验室无线电物理研究部的主任，1978年与彭齐亚斯一起获得诺贝尔物理学奖。
21) 霍金辐射（英语：Hawking radiation）是以量子效应理论推测出的一种由黑洞散发出来的热辐射。此理论在1974年由物理学家史蒂芬·霍金提出。[1]有了霍金辐射的理论就能说明如何降低黑洞的质量而导致黑洞蒸散的现象。 而因为霍金辐射能够让黑洞失去质量，当黑洞损失的质量比增加的质量多的时候就会造成缩小，最终消失。而比较小的微黑洞的发散量通常会比正常的黑洞大，所以前者会比后者缩小与消失的速度还要快。 霍金的分析迅速成为第一个令人信服的量子引力理论，尽管目前尚未实际观察到霍金辐射的存在。在2008年6月NASA发射了GLAST卫星，它可以寻找蒸发的黑洞中γ射线的闪光。而在额外维度理论，高能粒子对撞也有可能创造出会自我消失的微黑洞。 2010年9月，一项模拟重力研究的结果被部分科学家认为是首次展示出霍金辐射的可能存在与可能性质。然而，霍金辐射仍未被实际观测到[2][3]。
22) 宇宙背景探测者（COBE），也称为探险家66号 ，是建造来探索宇宙论的第一颗卫星。他的目的是调查宇宙间的宇宙微波背景辐射（CMB），而测量和提供的结果将可以协助提供我们了解宇宙的形状，这工作也将可以巩固宇宙的大霹雳理论。根据诺贝尔奖委员会的看法：“宇宙背景探测的计划可以视为宇宙论成为精密科学的起点。” [1] 这个计划的两位主要研究员，乔治·斯穆特和约翰·马瑟在2006年获得诺贝尔物理奖。
23) 威尔金森微波各向异性探测器（英语：Wilkinson Microwave Anisotropy Probe，简称WMAP）是美国宇航局的人造卫星，目的是探测宇宙中大爆炸后残留的辐射热，2001年6月30日，WMAP搭载德尔塔II型火箭在佛罗里达州卡纳维拉尔角的肯尼迪航天中心发射升空。
由于宇宙间残存着大爆炸的热辐射（即为宇宙微波背景辐射），而WMAP的目的就是测量这些热辐射的极小差异。这计划由查尔斯·本内特教授及约翰·霍普金斯大学所领导，与美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心及普林斯顿大学合作。WMAP太空船在2001六月30日七点46分46秒于佛罗里达升空，是COBE太空任务的继承者之一，也是中级探索者系列卫星的一员。2003年，为了纪念曾为研究计划一员的宇宙学家大卫·威尔金森，MAP更名为WMAP。WMAP在围绕日-地系统的L2点运行，离地球1.5×106公里。2012年十二月20日，研究团队发布了WMAP九年数据及相关影像。
WMAP的测量在建立最近的宇宙标准模型（宇宙常数－冷暗物质模型，或称ΛCDM模型）中扮演了关键的角色。宇宙常数－冷暗物质模型是是一种以宇宙常数型态表示的暗能量为主导的宇宙模型，这模型与WMAP数据及其他宇宙学数据吻合，并且紧密的相互趋近。在宇宙常数－冷暗物质模型中，宇宙年龄为137.72 ± 0.059亿年。由金氏世界记录鉴定，WMAP的任务使宇宙的年龄精确度优于1%。现在的宇宙膨胀速率（见哈勃常数）为69.32 ± 0.80 （公里/秒）/百万秒差距。宇宙的组成中有 4.628 ± 0.093%的一般重子物质，有24.02+0.88−0.87%既不吸收也不放射光的的冷暗物质（CDM），有71.35+0.95−0.96% 使宇宙加速膨胀的的暗能量。而中微子在宇宙含量中占不到1%，但WMAP的测量发现其存在。该团队于2008年首次发现，证实了宇宙中微子背景辐射的存在，中微子的有效种类为3.26 ± 0.35。尤拉平面几何的曲率（Ωk）为-0.0027+0.0039−0.0038。WMAP的测量在很多方面也支持宇宙是平坦的，包括平坦测量。
24) 普朗克巡天者是欧洲空间局在视野2000年的第三个中型的科学计划。她的设计目标为以史无前例的高灵敏的角解析力获取宇宙微波背景辐射在整个天空的的各向异性图。普朗克巡天者将提供几个宇宙学和天体物理学的主要讯息，例如，测试早期宇宙的理论和宇宙结构的起源。在计划获准之前的企画案名称为宇宙背景辐射各向异性卫星和背景各向异性测量（Cosmic Background Radiation Anisotropy Satellite and Satellite for Measurement of Background Anisotropies.，缩写为COBRAS/SAMBA） 在任务被核准后，更改为现在的名称以尊崇在1918年获得诺贝尔物理奖的德国科学家马克斯·普朗克（1858-1947）。 普朗克巡天者已于2009年5月14日由亚利安五号火箭和赫歇尔太空天文台一起发射升空。这是和美国国家航空航天局合作的计划，将补全WMAP探测器测量大尺度连漪的不足之处。
25) 大型强子对撞机（英语：Large Hadron Collider，缩写：LHC）是一座位于瑞士日内瓦近郊欧洲核子研究组织的对撞型粒子加速器，作为国际高能物理学研究之用。LHC已经建造完成，2008年9月10日开始试运转，并且成功地维持了两质子束在轨道中运行，成为世界上最大的粒子加速器设施。大型强子对撞机是一个国际合作计划，由全球85国中的多个大学与研究机构，逾8,000位物理学家合作兴建，经费一部分来自欧洲核子研究组织会员国提供的年度预算，以及参与实验的研究机构所提拨的资金。 大型强子对撞机本预计于2008年10月21日开始进行低能量对撞实验。但2008年9月19日，大型强子对撞机第三与第四段之间用来冷却超导磁铁的液态氦发生了严重的泄漏，据推测是由于联接两个超导磁铁的接点接触不良，在超导高电流的情况下融毁所造成的。依据欧洲核子研究组织的安全条例，必需将磁铁升回到室温后详细检查才能继续运转，这将需要三到四周的时间。要再冷却回运作温度，也是得经过三四周的时间，如此正好遇上预定的年度检修时程，因此必须延迟开始运作的时间。 2009年11月23日，大型强子对撞机进行了在修复完成后的第一次试撞。[1] 2015年4月5日，经过两年的精心维护与升级，大型强子对撞机再度启动，预计今年夏天将会进行13TeV质子质子碰撞实验，探索未知领域，例如，寻找暗物质、分析希格斯机制、研究夸克-胶子等离子体等等[2]。
26）希格斯玻色子（英语：Higgs boson）是标准模型里的一种基本粒子，是一种玻色子，自旋为零，宇称为正值，不带电荷、色荷，极不稳定，生成后会立刻衰变。希格斯玻色子是希格斯场的量子激发。根据希格斯机制，基本粒子因与希格斯场耦合而获得质量。假若希格斯玻色子被证实存在，则希格斯场应该也存在，而希格斯机制也可被确认为基本无误。[注 3][1][2][7]:401-405 物理学者用了四十多年时间寻找希格斯玻色子的踪迹。大型强子对撞机（LHC）是全世界至今为止最昂贵、最复杂的实验设施之一，其建成的一个主要任务就是寻找与观察希格斯玻色子与其它种粒子。[8]2012年7月4日，欧洲核子研究组织（CERN）宣布，LHC的紧凑渺子线圈（CMS）探测到质量为125.3±0.6GeV的新玻色子（超过背景期望值4.9个标准差），超环面仪器（ATLAS）测量到质量为126.5GeV的新玻色子（5个标准差），这两种粒子极像希格斯玻色子。[9]2013年3月14日，欧洲核子研究组织发表新闻稿正式宣布，先前探测到的新粒子暂时被确认是希格斯玻色子，具有零自旋与偶宇称，这是希格斯玻色子应该具有的两种基本性质，但有一部分实验结果不尽符合理论预测，更多数据仍在等待处理与分析。[1][2][注 4] 希格斯玻色子是因物理学者彼得·希格斯而命名。[注 5]他是于1964年提出希格斯机制的六位物理学者中的一位。2013年10月8日，因为“次原子粒子质量的生成机制理论，促进了人类对这方面的理解，并且最近由欧洲核子研究组织属下大型强子对撞机的超环面仪器及紧凑μ子线圈探测器发现的基本粒子证实”，弗朗索瓦·恩格勒、彼得·希格斯荣获2013年诺贝尔物理学奖。[12]
