本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点
编者按：作者兼费米实验室资深科学家唐·林肯将于10月13日至24日为《大众科学》的专业学习项目讲授“宇宙之谜”。我们最近与林肯博士探讨了他为何成为物理学家以及他分享发现的动机。
当我还是个小男孩的时候，我有着永不满足的好奇心。我一定用我不停地追问小猫为什么有皮毛，以及月亮为什么比太阳暗淡得多这些问题把我父母逼疯了。我想知道一切事物的答案。现在仍然如此。
随着年龄的增长，我开始看到一种模式。虽然关于小猫的问题的答案可能始于生物学，而关于月亮的问题的答案则涉及重力、核聚变和表面反射率的结合，但这些都不是最终答案。这些暂时的答案引出了新的问题，而这些问题又可预测地引向原子，然后是电子和原子核，再到质子和中子。越来越清楚的是，我真正想知道的是爱因斯坦诗意地称之为“上帝的思想”的东西。无论你对宗教的看法如何，这句话的含义都很明确：我想知道的无非是宇宙的终极组成部分以及将它们结合在一起的规则。我想知道世界为何如此。
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随着我在智力上的成熟，我意识到我不是第一个提出这些问题的人；事实上，它们是最古老、最宏大的问题。几千年来，它们在哲学和宗教的范围内被辩论，但这在1500年代中期开始改变，当时现代科学方法正在发展。经验测试取代了纯粹的逻辑，成为思想的最终仲裁者，从而形成了今天仍然遵循的方法。
位于欧洲核子研究中心的大型强子对撞机是世界上能量最高的粒子加速器，预计这一头衔至少保持未来二十年。在这个设施中，科学家们将质子以接近光速的速度碰撞在一起，产生了物质概念变得模糊不清的温度。物质和能量相互转换，使物理学家能够获得对宇宙诞生新的见解。对于我们这些对宇宙的终极问题感兴趣的人来说，真正只有两个感兴趣的领域：宇宙学和粒子物理学。宇宙学处理的是作为一个整体的宇宙：它的诞生、演化甚至死亡。宇宙学没有什么是渺小的。另一方面，粒子物理学关注的是最微小的物体，宇宙的终极组成部分，通常通过在高能量下将两个亚原子粒子碰撞在一起来研究。
这两个领域——我们用最大的望远镜所能看到的天堂的宏伟，以及小到难以想象，我们需要发明一种全新的物理学形式来描述它们的物体——错综复杂地交织在一起，我们知道这一点是现代物理学最辉煌的成就之一。经过几个世纪的努力，我们现在相信宇宙大约在140亿年前开始于一场令人敬畏的爆炸，我们称之为大爆炸。在创世的时刻，宇宙更加密集和炽热，物质沐浴在可与现代粒子加速器实现的能量相媲美的能量中。
本质上，使用像大型强子对撞机这样的设备，我们可以创造出宇宙在大爆炸后仅仅几分之一秒的条件。
虽然我很想知道创世的终极问题的答案，但这些答案仍然让我们难以捉摸。所以我选择做了次好的事情。我成为了一名科学家，加入了世代相传的发现之旅。正是通过一代又一代充满好奇心的男男女女几个世纪的努力，我们才对宇宙有了目前的理解。反过来，我和我的同代人正在努力为这一悠久的传统添砖加瓦，在知识之书上写下我们自己的篇章，这本书的第一页是在几千年前写成的。虽然我们目前在世的人不太可能看到最终答案，但在我们在地球上短暂的时间里，我们将沿着过去伟大的科学家为我们铺设的道路前进，并为后来者指明方向。我们必须对这样的智慧感到满意：满足不在于目的地，而在于我们旅行的方式。
像我的许多同事一样，我加入了利用位于欧洲核子研究中心的欧洲大型强子对撞机，以更好地了解物质在极端条件下的行为的努力。大型强子对撞机产生的温度和压力自宇宙开始后约万亿分之一秒以来就再也没有出现过。自从我们的祖先在晴朗无月的夜空下凝视星星并感到好奇以来，我们已经走了很长一段路。成为这个社区的一份子是我一直以来想要的生活方式。正如现在的孩子们所说，我正在实现梦想。
然而，尽管科学取得了所有这些成功，但你不应该认为我们已经理解了一切。远非如此。对于许多问题，我们都不知道答案。例如，我们知道普通物质仅占宇宙中物质和能量的约4％。我们不明白为什么我们的宇宙是由物质组成的，而我们在制造物质和反物质时数量相等。虽然我们目前的理解会让一个世纪前最优秀的科学头脑感到敬畏，但肯定还有很多谜题留给后代。如果你是那种用关于小猫和月亮的问题缠着父母的人，那就加入我的同事和我吧。你会在朋友之中。