1895年，德国物理学家威廉·伦琴注意到，涂有荧光粉的屏幕在接触到阴极射线管时会发出绿光。他很快便意识到，他发现了一种新的不可见射线。当被问及看到这束绿光有何想法时，他回答说：“我没有想法，我只是去研究。”他把自己关在实验室里，研究了七个礼拜，只有在妻子安娜坚持要他吃点东西的时候才肯出来。为了报答妻子对自己的关心，他用这种未知射线在摄影板上映出了她手的图像。这也证明了这种射线能够穿透皮肤和血肉：板上显示着她的骨头和婚戒。她看到这幅图像时十分震惊：“我已经看到了死后的样子！”

伦琴在笔记本上用一个字母来表示这种未知射线：X射线。正如谢伊所说，这“可能是物理学历史上不经意命名的最佳标签”。被发现一年内，X射线就被用在战场上用来寻找士兵身体里的弹片。

阴极射线管如何发射X射线的问题让科学家开创性地在1897年发现了电子，也是第一个亚原子粒子。从此，原子不再被认为是自然界中最小的不可分割的实体。事实上，在后面的20世纪，整个粒子目录都会被发现，彻底改变我们对物质的理解。

澳大利亚物理学家苏西·谢伊的关键问题是：“什么是物质，它们如何相互作用并创造出我们周围的一切，包括我们自己？”她试图通过研究自然界中最微小的成分和支配它们的力量来回答这个问题，她称自己的工作是“人类有史以来最令人敬畏、最复杂和最具创造性的冒险”。

谢伊的专长是加速器物理学，这个领域就是要用一些超大规模的机器来操纵细微物质。你可能会认为这很深奥，与我们的日常生活关系不大。但正如她所展示的，粒子物理学在过去一个世纪里极大地改变了我们的生活方式。离你最近的医院几乎肯定有一个粒子加速器，你的智能手机依赖于量子力学，蒂姆·伯纳斯·李发明了万维网来帮助科学家共享粒子实验产生的大量数据。

谢伊不是理论学家，不是当代爱因斯坦，对现实的本质进行各种猜测性的假设。相反，她是一名实验物理学家，设计出新的设备，推动技术的发展，从而产生新的数据和新的问题。这项工作要求很高，需要极强的好奇心、热情和坚韧。

她的新书《万物之质》（The Matter of Everything）复杂而又引人入胜，用12个实验展示了粒子物理学如何塑造我们对世界的理解。她从伦琴的发现开始，然后谈到表明原子结构的早期实验——原子的大部分空间是中空的，还有一个被电子包围的致密的原子核，后面又谈到了1930年代第一批粒子加速器的创建。

二战期间制造原子弹的曼哈顿计划获得成功后，物理学家们开始采用大规模的合作方式，也就是“大科学”的开始。像伦琴那样在实验室里单打独斗的日子已经一去不复返了——物理学现在需要巨型的、昂贵的机器，有实验科学家来设计，有专业工程师来维护，还有专门的工作人员来操作。结果则交由世界各地的学者团队进行解释。这些方法下诞生了大量新粒子，从质子到正电子都是。

这种追求的高潮就是欧洲核子研究中心的大型强子对撞机——至少现在是。这是一个27公里长的圆形质子对撞机，位于日内瓦附近的地下100米处。它花了25年时间建造，由威尔士物理学家林登·埃文斯监督，因此它被亲切地称为“埃文斯的原子”。

谢林曾在欧洲核子研究中心工作过，她会引导读者关注工程与科学的成功合作，她说这是“有史以来最伟大的实验之一”。这是地球上最大的机器，且又如此敏感，所以即便是极其微小的影响都必须进行校正，例如太阳和月球导致的地壳运动，或是高速列车的通过——任何会干扰质子轨道的东西。

一个质子比一粒沙子小100万倍。大型强子对撞机“将两束数以千亿计的质子送到99.999999%的光速，将它们聚焦到不到一根头发的宽度，然后让它们碰撞”。它的任务是检测一个单一的、非常难以捉摸的粒子——1964年预测的希格斯玻色子。这一目标在2012年实现了，这要归功于世界上1.3万名粒子物理学家中超过半数的合作，也利用了110个国家的资源。

最后，正如谢林告诉我们的那样，物理学不仅仅是在寻找宇宙是如何运作的，“物理学是关于人的一切。”她在粒子物理学的历史中揭示了实验科学家的非凡智慧，以及他们为回答有关物质和宇宙的重大问题而做出的无私奉献。这个领域为人类带来了巨大的利益，从新的医学成像技术到癌症治疗。但最终，当世界陷入空前的挑战，对我们来说最有价值的可能还是物理学家共同解决问题的努力。正如谢林所说：“没有什么比人类在合作努力中走到一起更有力量。”

（翻译：都述文）