1895年，美國化學(xué)學(xué)家威廉·倫琴注意到，涂有螢光粉的屏幕在接觸到陰極射線管時會發(fā)出紅光。他很快便意識到，他發(fā)覺了一種新的不可見射線。當(dāng)被問及見到這束紅光有何看法時，他回答說：“我沒有看法，我只是去研究。”他把自己關(guān)在實驗室里，研究了七個星期，只有在母親安娜堅持要他吃點東西的時侯才肯下來。為了感念母親對自己的關(guān)心，他用這些未知射線在攝影板播出出了她手的圖象。這也證明了這些射線才能穿透皮膚和血肉：板上顯示著她的腿骨和戒指。她看見這幅圖象時非常驚訝：“我早已聽到了死后的樣子！”
倫琴在電腦上用一個字母來表示這些未知射線：X射線。正如謝伊所說，這“可能是數(shù)學(xué)學(xué)歷史上不經(jīng)意命名的最佳標(biāo)簽”。被發(fā)覺一年內(nèi)，X射線就被用在戰(zhàn)場上拿來找尋士兵身體里的彈片。
陰極射線管怎樣發(fā)射X射線的問題讓科學(xué)家開創(chuàng)性地在1897年發(fā)覺了電子，也是第一個亞原子粒子。自此，原子不再被覺得是自然界中最小的不可分割的實體。事實上，在前面的20世紀(jì)，整個粒子目錄還會被發(fā)覺物理實驗圖片，徹底改變我們對物質(zhì)的理解。
威廉·倫琴
美國化學(xué)學(xué)家蘇西·謝伊的關(guān)鍵問題是：“什么是物質(zhì)，它們怎樣互相作用并創(chuàng)造出我們周圍的一切，包括我們自己？”她企圖通過研究自然界中最微小的成份和支配它們的力量來回答這個問題，她稱自己的工作是“人類有史以來最令人崇敬、最復(fù)雜和最具創(chuàng)造性的冒險”。
謝伊的專長是加速器數(shù)學(xué)學(xué)，這個領(lǐng)域就是要用一些超大規(guī)模的機器來操縱細(xì)微物質(zhì)。你可能會覺得這很艱深，與我們的日常生活關(guān)系不大。但正如她所展示的，粒子化學(xué)學(xué)在過去一個世紀(jì)里極大地改變了我們的生活形式。離你近來的診所幾乎肯定有一個粒子加速器，你的智能手機依賴于量子熱學(xué)，蒂姆·伯納斯·李發(fā)明了萬維網(wǎng)來幫助科學(xué)家共享粒子實驗形成的大量數(shù)據(jù)。
謝伊不是理論學(xué)家，不是當(dāng)代愛因斯坦，對現(xiàn)實的本質(zhì)進行各類推測性的假定。相反，她是一名實驗化學(xué)學(xué)家，設(shè)計出新的設(shè)備，推進技術(shù)的發(fā)展，因而形成新的數(shù)據(jù)和新的問題。這項工作要求很高，須要極強的好奇心、熱情和堅毅。
她的新書《萬物之質(zhì)》（Theof）復(fù)雜而又引人入勝，用12個實驗展示了粒子化學(xué)學(xué)怎么重塑我們對世界的理解。她從倫琴的發(fā)覺開始，之后提到表明原子結(jié)構(gòu)的初期實驗——原子的大部份空間是中空的，還有一個被電子包圍的致密的原子核，前面又提到了1930年代第一批粒子加速器的創(chuàng)建。
二戰(zhàn)期間制造原子彈的曼哈頓計劃獲得成功后，化學(xué)學(xué)家們開始采用大規(guī)模的合作形式，也就是“大科學(xué)”的開始。像倫琴那樣在實驗室里單打獨斗的日子早已一去不復(fù)返了——物理學(xué)如今須要巨型的、昂貴的機器，有實驗科學(xué)家來設(shè)計，有專業(yè)工程師來維護，還有專門的工作人員來操作。結(jié)果則交由世界各地的學(xué)者團隊進行解釋。這種方式下誕生了大量新粒子，從質(zhì)子到正電子都是。
這些追求的高潮就是法國核子研究中心的小型強子對撞機——至少如今是。這是一個27公里長的矩形質(zhì)子對撞機，坐落日內(nèi)瓦附近的地下100米處。它花了25年時間建造物理實驗圖片，由英格蘭數(shù)學(xué)學(xué)家林登·埃文斯監(jiān)督，因而它被親切地稱為“埃文斯的原子”。
從空中俯瞰小型強子對撞機的周邊環(huán)境圖片來源：
謝林曾在法國核子研究中心工作過，她會引導(dǎo)讀者關(guān)注工程與科學(xué)的成功合作，她說這是“有史以來最偉大的實驗之一”。這是月球上最大的機器，且又這么敏感，所以即使是非常微小的影響都必須進行校準(zhǔn)，比如太陽和地球造成的地幔運動，或是高速動車的通過——任何會干擾質(zhì)子軌道的東西。
一個質(zhì)子比一粒石子小100萬倍。小型強子對撞機“將兩束數(shù)以千億計的質(zhì)子送到99.%的光速，將它們聚焦到不到一根毛發(fā)的長度，之后讓它們碰撞”。它的任務(wù)是測量一個單一的、非常無法飄忽的粒子——1964年預(yù)測的希格斯玻骰子。這一目標(biāo)在2012年實現(xiàn)了，這要歸功于世界上1.3萬名粒子化學(xué)學(xué)屋內(nèi)超過半數(shù)的合作，也借助了110個國家的資源。
最后，正如謝林告訴我們的那樣，數(shù)學(xué)學(xué)不僅僅是在找尋宇宙是怎樣運作的，“物理學(xué)是關(guān)于人的一切。”她在粒子化學(xué)學(xué)的歷史中闡明了實驗科學(xué)家的非凡智慧，以及她們?yōu)榛卮鹩嘘P(guān)物質(zhì)和宇宙的重大問題而作出的無私奉獻。這個領(lǐng)域為人類帶來了巨大的利益，從新的醫(yī)學(xué)成像技術(shù)到癌癥診治。但最終，當(dāng)世界深陷空前的挑戰(zhàn)，對我們來說最有價值的可能還是化學(xué)學(xué)家共同解決問題的努力。正如謝林所說：“沒有哪些比人類在合作努力中走到一起更有力量。”
（翻譯：都述文）