全息的宇宙

全息的宇宙

所谓全息，即全部信息，本意是指在二维照片底版上记录了三维物体的全部信息。通常的照相底版上只记录了光的强度，而全息照相不仅能记录光的强度，还记录了光的相位，所以可以用相干光从中提取三维物体的全部几何信息。但你可曾想过，我们身处的宇宙也是张全息图。

说宇宙是张全息图，是指宇宙具有类似全息图的性质。这一发现源于黑洞物理的研究。黑洞是一类特殊的天体，其引力非常强，以至于连光也被吸引住了。所以黑洞是“黑”的，人们无法看到。从数学上讲，黑洞指的是爱因斯坦广义相对论引力场方程的一类特殊解，是时空的一个区域，其边界叫视界。任何物体穿过视界进入黑洞后，就不能再返回到外部世界了。所以黑洞视界是一张单向膜，将黑洞的内外隔离开来。

自然界丰富多彩，变化万千。但物质间的基本相互作用只有4类：引力相互作用、电磁相互作用、强相互作用和弱相互作用。强相互作用和弱相互作用是短程力，只存在于核子内。引力相互作用和电磁相互作用是长程力，我们日常生活能感知的自然现象均由其形成。牛顿于1687年提出了万有引力定律，统一了地上的引力现象和天上行星的运动规律。而在1915年，爱因斯坦发现，事实上自然界并不存在引力，所谓引力其实是时空弯曲的效应。爱因斯坦的广义相对论将时空的弯曲和时空中的物质分布联系在一起，蕴含着丰富的哲学思想。在解释爱因斯坦广义相对论时，著名物理学家惠勒曾说：“时空中的物质告诉时空如何弯曲，而弯曲的时空告诉物质在其中如何运动。”著名理论物理学家朗道曾评价广义相对论“可能是最漂亮的理论”。

1973年，贝肯斯坦发现一个黑洞必须具有熵，不然在涉及黑洞的物理过程中会违背热力学第二定律（熵增加定律）。他证明了黑洞的熵必须正比于黑洞视界的面积。1974年，霍金证明黑洞其实并不“黑”，一个黑洞会以黑体热辐射的形式向外辐射能量，其温度正比于黑洞的表面引力。贝肯斯坦、霍金等人的工作证明，黑洞其实是一个热力学体系，它有质量、温度、熵等热力学量，这些热力学量满足热力学的三大定律。

一个体系的熵是其微观自由度的刻画。在热力学统计物理中，熵是一个广延量，即它正比于其体积：一个体系体积越大，其熵越大。而一个黑洞的熵却正比于其表面积，而非体积。这一特殊的性质暗含着深刻的内涵，它揭示出引力具有非同一般的性质—全息。引力具有全息性质这一概念是在1993年由诺贝尔物理奖获得者特霍夫特提出的。1994年，美国斯坦福大学的物理学家萨斯坎德进一步阐述了这一思想。所谓引力的全息性质，是指一个引力体系其有效自由度正比于其体系表面，就好像分布在其表面上一样。如果这样，我们的宇宙就是一张全息图，其自由度（所有性质，包括动力学过程）完全可以在一个全息屏上描述。

实现引力全息原理的第一个漂亮例子，由马尔达西那在超弦理论中提出。1997年底，通过研究超弦理论的非微扰孤子（D-膜）的性质，马尔达西那发现一个在反德西特（AdS）时空（一类带一个负宇宙学常数爱因斯坦引力场方程的解）上的量子引力理论等价于在这个反德西特时空边界上的共形场论（CFT）。这就是所谓的AdS/CFT对偶性。一个典型的例子是在一个五维反德西特时空（直积一个五维的球）上的IIB超弦理论等价于这个反德西特时空边界（一个四维平坦时空）上的一个超对称杨-米尔斯场论。稍后，著名超弦理论家威腾等构造了一个数学关系，联系了在反德西特时空中的量子引力理论和反德西特边界上的共形场论。这个关系有时被称为AdS/CFT对偶性字典，因为它映射了两个理论之间的一一对应关系。

引力全息性质的发现是过去二十余年引力及其相关领域最重要的进展之一，引领了人们对引力认识质的飞越。它一方面揭示了引力的本质属性，另一方面根据AdS/CFT强弱对偶性，人们可以利用引力理论研究强耦合物理系统的性质，而这些性质是无法用传统的微扰量子场论方法获得的。研究引力的全息性质及其在其他领域中的应用是近年的主要发展方向。例如，将AdS/CFT对偶性应用于低能量子色动力学、凝聚态物理等，都取得了一些有意义的结果和重要的进展。其他重要研究课题包括理解渐近德西特时空、渐近平坦时空的全息性质，将引力全息性质用于宇宙学的考察，研究引力全息性质和量子信息的关系，时空的重构等。

作者简介: 蔡荣根， 中国科学院院士，中科院理论物理所研究员、副所长（主持工作）。1995年在复旦大学取得博士学位。现兼任中国物理学会引力和相对论天体物理学会主任，国际广义相对论和引力学会理事，亚太物理学会天体物理、引力和宇宙学分会副理事长，金砖国家引力、宇宙学和天体物理学会理事长。研究领域为引力理论和宇宙学，在引力的全息性质及其应用、黑洞物理、暗能量、早期宇宙学、引力波等方面发表论文超过240篇，他引1.2万余次。曾获国家自然科学二等奖、汤森路透全球高被引科学家奖等奖项。

来源：中科院理论物理所

编辑：Shiny

作者：Marianne Freiberger

翻译：Nothing

审校：loulou

我们生活在信息爆炸的时代。信息从来没有像现在这样容易获取。信息就是力量，就是金钱，信息定义了我们生活的一部分。

什么是信息？

但是信息到底是什么？我们以为自己已经理解了这个概念：即许多事实和帮助我们探索世界的想法。事实上，我们和其他动物一样，都进化出极其复杂的器官来收集信息。毫无疑问，信息是重要的。

有一个事实似乎非常明显：信息并不是物理实体。“近几十年来我们发现的一件大事是，一本书实际上并不是写在一页纸上的东西，”一位宇宙学家同时也是数学家乔治·埃利斯解释说，他对信息思考了很多。“一本书可以印刷在纸上，但我也可以把它读给你听，或者你可以用数字形式购买它。问题是，这本书是什么？一本书并不是我们前面说的那些东西。一本书是一个抽象的概念，它有不同的实现方式。它可以在屏幕上以符号的形式实现，可以存储在计算机的存储器中，也可以印在纸上，等等。但关键是，书中的信息本身是抽象的。”

意义的力量

尽管信息具有抽象的性质，但另一方面来说，它和打印出来的书本一样“真实”。信息可以影响世界的变化。它甚至可以引发或阻止战争，推动全球经济崩溃，或者帮助你选择度假目的地。我们之所以做我们正在做的大部分工作都是由于我们收集了某种形式的信息。

乔治·埃利斯（George Ellis）

那么模糊抽象的东西怎么会如此强大？信息的力量显然并不蕴含在的文字或符号里。“是”这个简单的字眼可以代表“是的，我想要一杯咖啡”或者“是的，伊拉克有大规模杀伤性武器”。这个词在现实世界中所能产生的影响范围从没有影响到引发战争。一切都取决于信息所处的环境，也就是信息的意义。

我们通常认为信息是人与人之间通过书籍、媒体或个人对话传递的东西。这些信息被信息的传递者有意识地组合在一起，它们的一些含义就是从中衍生出来的。但我们也经常被意料之外的信息轰炸。例如，车门砰的一声，或是山里落下的岩石的声音。这种“被动”信息是发生在我们周围的物理过程的副产品，我们已经进化出一种强大的的忽视它的能力。想象一下，如果我们的大脑以同样的重视程度处理你听到、看到、感觉到或闻到的所有事情，那么你一定会崩溃的。一个清醒的大脑几乎忽略所有这些输入的数据，它只关注和自己相关的内容。但是，同样，这些信息可以从它的所处的环境中中获得意义：如果落石的声音能发出马上要雪崩的信号，你就要马上逃跑。

但是，被动信息蕴含着巨大的能量，这不仅仅是表现在逃生方面。因为它是由物理过程（岩石在重力作用下下落）产生的，仔细观察它可以揭示它们的内在本质。这就是科学的全部意义：分析这个世界给我们的信息以便我们更好地理解它。归根结底，这就是我们对这个世界所有认识的来源。

自然界中的信息

所有这一切似乎都表明，只有当一个人或相当聪明的动物解释信息并采取相应行动时，信息才可能在现实世界中产生影响。然而，生物学告诉我们，这并不是真的。其实最重要的数据库既不是人类设计的，也不是人类操控的，甚至不是由人类解释的：它是存储在我们的DNA中的信息，这些信息决定了我们是什么样的人。“信息是生物学的核心。”埃利斯说。“大自然的这种做法显然是有效的，因为如果不存储这些信息，我们就不会成为现在的样子。”

储存在DNA中的信息决定了我们是什么样的人

“干细胞是展现信息所蕴含的力量的一个很好的例子，即使在缺乏智慧的情况下也是如此。”埃利斯解释说：“我们身体中的所有细胞一开始都是相同的。”位置信息受化学信号的影响，它告诉细胞它在体内的位置和它应该变成什么。这是有生物学意义的信息。这些信息“旨在”告诉细胞“你会有头发，你会有眼睛，你会有骨头”，等等。信息被读取和解释，被传送到细胞，它告诉细胞它们将变成什么。”

那么信息的意图是从哪里来的？对这个问题敷衍的回答是创造一个上帝。但是，科学的态度是在物理世界的适应性过程中寻找答案，这些过程收集和存储信息，以便各种生物在特定的生物和生态环境中提高生存概率。就像世界上所有的东西一样，DNA是由分子组成的，分子由原子组成，分子由自然界的基本粒子组成：电子、夸克等等。那些在最小尺度下发生的物理过程是化学和生物过程的基础，包括那些涉及DNA传递信息的过程。最大的问题是：这是如何实现的？“信息（如储存在DNA中的信息）和物理学之间存在很大的差别，但物理学是信息因果效应的基础，”埃利斯说。一个真正有趣的问题是，物理过程以什么样的方式作为信息处理的基础？”

计算机是研究信息很好的例子。它们是终极的信息处理器。我们通过非常容易理解的应用程序（如浏览器和字处理器）与它们进行交互。在机器层面，它们存储和操作的所有信息都由0和1组成的数列表示。在最基础的层面，所有这些都是通过电流实现的。在这种情况下，我们确实理解了基础物理，包括电子和光子等，是如何使信息发挥作用的。我们了解编译器和解释程序如何在计算机的不同实现级别之间转换相同的信息。同样，我们有希望了解基础物理如何使信息转换和如何在环境中使用。

“黑客帝国”

但还有一种更加激进的可能性：信息不仅是现实的一部分，而且是对现实的某种定义。计算机再次为理解这个想法提供了一个很好的类比。想象一下你最喜欢的电脑游戏中的世界。定义这个世界的不是组成屏幕的粒子，甚至不是构成计算机电子电路的粒子。定义它的是运行它的程序。计算机程序，无论是用编程语言还是由0和1组成的字符串，都是信息。也许我们生活的世界也有类似的情况。也许说现实是由基本粒子构成的这一说法有些误导，因为真正重要的是描述它们如何结合和相互作用的规则。真正重要的是信息。

惠勒说，“信息可能不仅仅是我们“了解”世界的东西。这可能是“创造”世界的原因。”

黑洞可以用信息理解

可以肯定的是，从信息的角度思考在物理学中已经被证明是非常有用的。例如，热力学第二定律说热量自然地从热的物体流向冷的物体，这让物理学家困惑了很长一段时间，因为物理学定律中没有任何东西能阻止“热”和“冷”分子反向运动。一个基于信息的说法最终才解释了这个定律。当然，这都是后话了。

有一件事可以肯定：信息非常有趣，它引发了许多有趣的问题。

原文地址：

https://plus.maths.org/content/what-information

女朋友问宇宙有多大，我决定带她去篮球馆看看

宇宙很大，这个我们都知道。

宇宙具体有多大，我们也可以给一个数字——如果是指可观测宇宙，这个数字是930亿光年。

可观测宇宙

图源 Wikipedia@Andrew Z. Colvin

但直接丢出一个数字似乎没有真正解决问题，我们还是没法理解宇宙究竟有多大。有没有可能用日常事物来比喻一下呢？

930亿光年，换算成米，大概是1E+27米，也就是1后面要跟27个零，一定要写出来的话，那就是

1000000000000000000000000000米

我们再来看看一些常见的长度：大多数人的身高不会超过2米，小轿车大约长4~5米，篮球场长约30米，足球场长约100米，目前世界上的最高建筑——哈利法塔，也不超过1000米。再往上，就有点超出一般人的认知范围了。

宇宙的大小和人类的认知范围之间相差多少呢？

1000000000000000000000000倍

或者

24个数量级

想让人脑直接消化24个数量级的差距是不太可能了，于是我设计了一个思想实验，尝试展现如此巨大的数量级差距意味着什么，同时尽可能让整个过程贴合日常生活，方便一般人理解。

准备工作

在进行实验以前，我们首先要在脑海里把自己抽离现在这个世界，成为一名观察者，这样子接下来我们对这个世界做的任何改动都不会对作为观察者的我们造成影响。

斯坦·李就是一名观察者

图源 电影《银河护卫队2》

准备好以后，我们回过头来重新审视这个世界。

一阶世界

我们不妨把现实世界称为一阶世界。在一阶世界，肉眼是有分辨极限的，这个极限大概是一根头发的厚度——0.1毫米。接下来我们要做第一个操作：把一个正常的成年男性缩小至一根头发厚度的大小。

成年男性的身高我们取1.8米，那么换算比例就是1:18000，正常人缩小了18000倍以后，整个世界也会跟着缩小18000倍。我们把缩小以后的世界称为二阶世界。

二阶世界

在这个二阶世界里，所有人都只有一根头发丝那么高（姚明大概是1.3根头发丝）。

长颈鹿有三根头发丝那么高，你的书桌能够放下一座城市的三维地图，一场马拉松的距离相当于2.3米，而地球的直径大概是700米，和一阶世界中的哈利法塔（828米）相当。

哈利法塔

图源 Wikipedia@Donaldytong

应该说二阶世界会相当有趣，但这远没有达到我们的最终目的。我们要继续前进，再把整个世界缩小18000倍，进入三阶世界。

三阶世界

这时候一场马拉松的距离也就是一根头发丝的厚度了，地球直径仅为4厘米。月球的大小是1厘米，木星是43厘米，太阳直径大约4.3米，相当于一阶世界中小轿车的长度。

三阶世界是恒星的乐园，说几个著名恒星的尺寸：北极星的个头是123米，参宿七300米，著名电灯泡天津四接近1000米，非常亮瞎眼了；著名红超巨星参宿四是个直径4000米的大块头，快赶上一阶世界的珠穆朗玛峰一半高。

看上去地球已经足够小了，这时候的可观测宇宙又有多大呢？

2870000000000000000米

或者

约300光年

依然是一个大到无法想象的数字。而且我们现在只走过了8个数量级，仅仅是旅程的三分之一。现在继续把三阶世界缩小18000倍，进入四阶世界。

四阶世界

好了，在四阶世界里面我们终于可以把太阳系放进屋子里了，当然，这里指的是一阶世界的屋子。

这时太阳只有两根头发丝那么大，水星距离太阳1厘米，金星距离太阳2厘米，地球距离太阳2.6厘米，火星距离太阳差不多4厘米。

再往外，木星距离太阳13厘米，土星是24厘米，差不多是1台iPad的长度。天王星50厘米，海王星77厘米。

目前飞的最远人造物体——旅行者1号距离地球接近4米。

旅行者1号

图源 公有领域

4米差不多也是光走上一天的距离（4.5米），至于1光年，在四阶世界相当于1600米，这意味着如果想要在四阶世界找到除了太阳以外的另一颗恒星，你至少要走上一个小时。

别要求太多，起码走路就能到，电影里还要两千多年呢。

五阶世界

图源 Wikipedia@WilyD

进入五阶世界，包括柯伊柏带在内的整个太阳系（直径100AU）会被压缩至一根头发丝的大小。

五阶世界和一阶世界已经相差了17个数量级，最巨大的恒星也已经无法分辨出大小，但即便如此我们能感受到的也还只是银河系的一角。

何以见得？

整个银河系在五阶世界是直径超过10千米的存在。这在一阶世界里也算是一座小城的规模了。

在这座小城里，有20厘米大的马头星云：

图源 ESO

有1米宽的蟹状星云，这是1000年前宋代天文官看到的「天关客星」遗留下来的痕迹。

图源 NASA

还有和姚明一样高的美丽的猎户座大星云：

图源 NASA

六阶世界

在六阶世界，直径24光年的猎户座大星云被压缩成一根头发丝的大小——准确来说，是1.3根。

重点是你终于可以把银河系捧在手心了。银河系看着就像是一个直径64厘米的大圆盘，仙女座大星系稍大一些，有80厘米。两者相距大约11米。

以银河系为中心的方圆25米的范围（大概半个足球场），属于本星系群，包含大约50个星系，银河系和仙女座星系是其中的核心成员。

本星系群成员

图源 Wikipedia@Richard Powell，汉化：WIkipedia@MQQ

以本星系群为中心方圆300米的范围，属于本超星系团（Local Supercluster），这个星系团包含至少100个星系团和星系群。

本超星系团成员

图源 Wikipedia@Richard Powell

广州塔高600米，图中球形区域相当于本超星系团范围

图源 兹基派德

在六阶世界，可观测宇宙有多大呢？

500千米

看来我们需要更上一层楼。

七阶世界

先说说七阶世界的可观测宇宙有多大。

27米

这相当于一个标准篮球场的长度，一阶世界的一个篮球馆就能装下七阶世界的可观测宇宙。

丰田中心球馆

图源 公有领域

走进这个篮球馆，空气中飘荡的每一颗灰尘，都是一个星系。这些灰尘还会发光，想想就很梦幻。

不过我还是建议带上口罩，因为篮球馆里的空气......可能有些浑浊，毕竟灰尘总数高达2万亿，可能一不小心就会把好多银河系（约35微米）吸进肺里了。

直径不到3万光年的星系可以算是PM10，至于更小的，比如直径只有7000光年的小麦哲伦云，甚至可以归入PM2.5的行列。

馆内的灰尘还不是均匀分布，而是呈纤维状，有些地方多，有些地方几乎没有。

电脑模拟的宇宙大尺度结构，图中覆盖范围超过5000万光年

图源 Andrew Pontzen and Fabio Governato

你可能好奇一阶世界的篮球能在七阶世界占据多少空间。

篮球的直径我们取24厘米，相当于8.16E+24米，几乎是本超星系团（1.10E+24米）的8倍，和一个叫「双鱼-鲸鱼座超星系团复合体」（1E+25米）的宇宙大尺度结构相当。

一个篮球，就是10亿光年。

至于七阶世界的地球有多大呢？

0.000000000000000000373米

仅仅是质子（1E-15米）的万分之一，这是一个如今没有办法进行测量的长度。

来源：逐星基本法

编辑：Quanta Yuan

世界是由什么组成的？

科学无国界

我们是知识的搬运工

福利时间

作者：Elias Riedel Gårding

翻译：loulou

审校：Nothing

世界是由什么组成的？即使问这个问题都显得有点天真，更不用说去期待一个多么成熟明智的答案了。但是科学的一大奇迹就是从简单的问题中获得惊人（尽管不是很完美）的答案。

原子及以上

在学生时代，我们就知道了普通物质是由原子构成的。原子最初被认为是物质最小的组成部分(原子这个词的意思是“不可分割的”)，一百多种不同类型的原子被收纳在元素周期表中，它挂在世界上每个化学教室的墙上。

元素周期表

但是原子并不是故事的结局。大家都知道原子是由电子围绕一个由质子和中子组成的中心原子核旋转而成的。电子在原子核周围以壳层形式排列，并与其他原子中的电子结合，形成复杂的排列。这是化学的基础，也是我们周围各种物质的基础。事实上，质子和中子本身就是由微小的上夸克和下夸克组成的(一个质子由两个上夸克和一个下夸克组成，一个中子由一个上夸克和两个下夸克组成)。

质子由两个上夸克和一个下夸克组成。

我们日常生活中的所有物质——空气、海洋、岩石和金属、树木、鸭子、人力资源经理、我们的朋友和敌人、每颗行星和每颗恒星——都是由三种粒子构成的:电子、上夸克和下夸克。所有这些不同类型的物质之间的差异都源于这些粒子的不同排列组合方式。

我们宇宙中的粒子

宇宙中有什么不是由夸克和电子构成的？也许很难立即想到这件事，因为我在上一段中排除了大多数可能性。但是有一种熟悉的物质最终会浮现在我们的脑海里——光。

把光称为一种“物质”似乎有些奇怪，但现代物理学已经证明，光实际上与物质非常相似。它以有限的速度运动(著名的常数c，大约为30万公里/秒)，它受到引力的影响(正如爱因斯坦的广义相对论所预言的那样)，它甚至有组成自身的粒子——光子。

既然光是由粒子构成的，似乎我们也可以合理地猜测一切都是由粒子构成的。除了我们目前知道的4个以外，我们还能找到更多的吗？答案是肯定的。自从现代粒子物理学诞生以来，我们在宇宙射线和粒子对撞机中发现了大量的粒子。幸运的是，在经历了许多令人挠头搔耳的事情之后，事实证明它们都是由一组很小的粒子经过不同的组合而组成的，就我们今天所知，这些粒子是基本的(即真正不可分割的)粒子。总共有17个这样的基本粒子，如下表所示。

已知的基本粒子

首先，我们把他们分为三个类别的粒子(我们称之为代)，每个类别由四种物质粒子组成:两个夸克和两个所谓的轻子。在第一类中有我们现在熟悉的上夸克，下夸克和电子，还有第四种粒子，电子中微子。这是一种几乎没有质量的粒子，它在太阳中大量产生，但它可以穿透绝大部分普通物质。两个夸克和两个轻子的模式重复了两次，所以总共有12个物质粒子，分为三代。除了变得更重之外，后两代的粒子与第一代的粒子有着完全相同的性质。这是一种相当奇怪的情况，但似乎事实就是如此。

接下来，有四个所谓的规范玻色子，光子是其中一个。规范玻色子与四种基本自然力中的三种有关:胶子对应于强核力，光子对应于电磁力，W和Z玻色子对应于弱核力。

最后，还有希格斯玻色子(Higgs boson)，自2012年在欧洲核子研究中心(CERN)的大型强子对撞机上被发现，希格斯玻色子一直享誉世界。希格斯玻色子可能是已知的基本粒子中最奇怪的粒子(甚至比被特地命名的奇异夸克还要奇怪)。如果你关注到它被发现的过程，你可能会认识到粒子通过与希格斯玻色子的相互作用而获得质量的说法。

上表中所示的粒子，连同爱因斯坦的引力理论，解释了物理学中所有的观测结果，只有少数例外(大部分在天文学中)。特别是，我们在日常生活中遇到的所有事物最终都是由这些粒子相互作用产生的。单独的相互作用是相当简单的，但是把它们放在一起就会增加我们观察到的事物的复杂性，就像一个复杂的机器，其中每个组件都根据简单的规则进行自己的行为。

量子领域

如果你读过任何关于现代物理学的东西，你就会听到无数关于量子力学不可思议的奇异性的证词，量子力学是描述微观物质的物理。事实上，把量子力学的原理(最初是为微小的类点状粒子制定的)应用到场(如电磁场)中，那么连最优秀的物理学家也会在几十年的时间里用脑袋撞各种各样的墙。幸运的是，他们的斗争给我们留下了一个奇妙的理论，量子场论(QFT)，这是目前我们所有物理定律(除了引力)的语言。

QFT解决了我们对于光是由波还是粒子组成的困惑。用非常简单的语言来说，本质是这样的：量子力学说，场中的波不可能是无限弱的。相反，你可以通过将大量微小的不可分割的波叠加在一起来产生一个强一些的波。

QFT还以一种统一的方式解释了许多听起来像是科幻小说的概念，这些概念是物理学的一大魅力所在。例如，一些粒子有一个相对应的反物质(只是同一场中的一种不同类型的波)，粒子可以被创造和湮灭，变成其他类型的粒子(一个场中的波可以转换成另一个场中的波)。

还遗落下什么？

只需要很少几个量子场（如标准模型所描述的）就可以描述整个自然，基本粒子是这些场中存在的波。以上知识几乎构成了整个自然界。除了量子引力这个(大的!)问题之外，还有一些细枝末节有待解决，尽管如此，我们依旧有很多东西有待发现。我不会讲太多细节，只用几句话稍做介绍。

暗物质：通过它对星系的引力作用，我们发现了某种看不见的物质。我们不知道它是什么，但对于它，我们有一些猜想。

暗能量：自大爆炸以来，宇宙一直在膨胀。但是膨胀在加速，而普通广义相对论认为它应该在减速。目前我们也不知道为什么。

膨胀：在大爆炸后的最初几秒钟，宇宙似乎经历了令人难以置信的快速膨胀。一个比较靠谱的猜测是这个过程是由我们称之为暴涨场(对应于一种称为暴涨子的粒子)的量子场引起的。这可能是标准模型之外的一个新领域。

中微子：在标准模型中，中微子不与希格斯场相互作用，这意味着它们没有质量。然而，中微子振荡的发现(获得2015年诺贝尔奖)表明，中微子随时间而变化。由于没有质量的粒子不会经历时间的流逝(相信我，或者问问爱因斯坦)，中微子一定有质量。我们不太确定这其中的机理是什么，还有许多未解之谜与中微子有关。

路的尽头？

恭喜你!就我们今天所能回答的，你现在知道了文章第一段的问题的答案：“一切都是由什么构成的？”到目前为止我们所知道的足以解释我们生活中所经历的一切：一切都是由标准模型的17个量子场构成的，这些场中的波是基本粒子。

原文链接：

https://plus.maths.org/content/our-theory-very-nearly-everything-particles