恆星 和 星系 （ 以及 你 與 我 ） 的 物質 ； 大約 有 23％ 是 所謂 的 「 暗 物質 」 ， 是 看 不 見 的 — — 我們 知道 它們 存在 ， 但 我們 不 知道 它們 是 什麼 ； 剩下 的 73％ 是 我們 宇宙 中 最 大 宗 的 能量 ， 稱為 「 暗 能量 」 ， 它們 同樣 看 不 見 ， 也 沒有 人 對於 它們 到底 是 什麼 東西 有 任何 的 概念 。 結論 就 是 ： 我們 對於 宇宙 中 96％ 的 質量 或 能量 是 完全 無知 的 。 物理 已經 解釋 了 許多 東西 ， 但 我們 還是 有 許多 奧祕 要 去 解開 ， 而 我 覺得 這 是 非常 令 人 興奮 、 具 啟發 意義 的 事 。 物理 探討 人們 所 無法 想像 的 無垠 廣袤 ， 但 同時 它 也 能 鑽到 非常 小 的 範圍 內 ， 去 探索 最 小 的 物質 ， 例如 微中子 （ neutrino ） ， 它們 和 質子 比起來 非常 微小 。 那 就 是 剛 踏入 這 個 領域 時 ， 我 大半 的 時間 在 做 的 事 。 我 研究 最 微小 的 東西 ， 測量 並 記錄 從 放射性 原子核 釋放出來 的 粒子 及 輻射 。 它 屬於 核子 物理 研究 ， 但 和 製造 原子彈 並 沒有 直接 的 關係 ， 我 所 研究 的 是 物質 之所以 成為 物質 的 基本 運作 機制 。 你 或許 知道 ， 幾乎 所有 你 能 看到 和 摸到 的 物質 都 是 由 元素 所 構成 ， 例如 氫 、 氧 與 碳 結合 起來 成為 分子 。 元素 的 最 小 單元 是 原子 ， 而 原子 又 是 由 原子核 與 電子 所 構成 。 還 記得 嗎 ？ 原子核 是 由 質子 與 中子 所 組成 。 氫 ， 宇宙 中 最 輕 也 最多 的 元素 ， 則 有 一 個 質子 和 一 個 電子 。 但是 有 一 種 氫 的 形式 是 原子核 裡 有 一 個 中子 及 一 個 質子 。 那 是 氫 的 一 種 「 同位素 」 — — 同 一 種 元素 的 不同 形式 ； 它 被 稱為 氘 （ deuterium ， 又 稱 重氫 ） 。 氫 甚至 還 有 第三 種 同位素 ， 原子核 裡 有 兩 個 中子 及 一 個 質子 ； 它 被 稱為 氚 （ tritium ） 。 在 一 個 元素 的 所有 同位素 裡 ， 質子數 都 相同 但 中子數 不 一樣 。 舉例 來 說 ， 氧 有 十三 種 同位素 ， 金 有 三十六 種 。 這些 同位素 有 許多 是 穩定 的 ， 也就是說 ， 它們 幾乎 可以 永遠 維持 這樣 的 狀態 。 但是 大部分 的 同位素 是 不 穩定 的 ， 這 是 它們 「 有 放射性 」 的 另 一 種 說法 。 有 放射性 的 同位素 會 「 衰變 」 — — 也就是說 ， 遲早 它們 會 放射出 一些 能量 ， 同時 轉變成 其他 的 元素 。 它們 轉變成 的 某些 元素 是 穩定 的 ， 如此一來 放射性 衰變 的 過程 就 停留 在 那 個 階段 ， 但是 另 一些 元素 則 仍然 不 穩定 ， 於是 衰變 就 會 繼續 發生 ， 直到 它們 衰變到 一 個 穩定 的 狀態 。 氫 的 三 種 同位素 中 ， 只 有 一 種 — — 氚 — — 是 有 放射性 的 ， 它 會 衰變成 氦 的 某 種 同位素 。 氧 的 十三 種 同位素 中 ， 有 三 種 是 穩定 的 ； 至於 金 的 三十六 種 同位素 中 卻 只有 一 種 是 穩定 的 。 你 很 可能 還 記得 我們 是 用 「 半衰期 」 （ half-life ） 來 測量 放射性 同位素 衰變 的 速度 。 半衰期 的 範圍 可以 從 微秒 （ 百萬分之一 秒 ） 一直 到 數十億 年 。 當 我們 說 氚 的 半衰期 約 十二 年 ， 意思 就 是 對 一 堆 氚 原子 來 說 ， 其中 一半 的 同位素 會 在 十二 年 內 衰變掉 （ 二十四 年 後 只 會 剩下 四分之一 ） 。 核 衰變 是 許多 不同 元素 被 轉變 或 生成 的 最 重要 物理 過程 之 一 。 它 不 是 煉金術 。 事實 上 ， 在 讀 博士 時期 ， 我 經常 看見 帶有 放射性 的 金 同位素 衰變成 汞 ， 而 不 是 如 中世紀 煉金 術士 所 希望 的 那樣 走 相反 的 衰變 過程 。 然而 ， 的確 有 不少 汞 的 同位素 及 鉑 的 同位素 可以 衰變成 金 。 不過 ， 只 有 一 種 鉑 的 同位素 及 一 種 汞 的 同位素 可以 衰變成 穩定 的 金 ， 也 就 是 你 戴 在 手指 上 的 那 種 黃金 。 這樣 的 研究 非常 有趣 ； 放射性 同位素 真的 就 在 我 手 中 衰變 。 這 是 一 種 張力 十足 的 工作 。 我 從事 研究所 用 的 同位素 ， 一般來說 半衰期 都 只 有 一 天 或 幾 天 。 舉例 來 說 ， 金 -198 的 半衰期 只 有 兩 天 半 多一點 ， 所以 做 實驗 時 手腳 要 快 。 我 通常 要 先 從 德夫特 開車 到 阿姆斯特丹 ， 在 那裡 他們 用 一 個 加速器 製造出 這些 同位素 ， 我 拿到 後 就 要 馬上 衝回 德夫特 的 實驗室 。 在 那裡 我 會 用 一 種 酸液 將 那些 同位素 溶解 ， 使 它們 變成 液狀 ， 然後 放 在 非常 薄 的 薄膜 上 ， 再 將 它們 送進 偵測器 裡 。 我 當時 試圖 要 驗證 一 個 核 衰變 的 理論 。 那 理論 預測 了 核 衰變 過程 中 伽瑪 射線 與 電子 發射 （ emission ） 的 比值 ， 而 這 項 研究 需要 非常 準確 的 測量 。 這 項 研究 已經 在 許多 種 放射性 同位素 上 做 過 了 ， 但是 當時 最 新 的 幾 次 測量 結果 與 理論 預測值 不 相同 。 我 的 指導 教授 阿德特 ． 韋帕斯特 （ Aaldert Wapstra ） 建議 我 試 著 去 找出 到底 是 理論 出 了 錯 ， 還是 測量 出 了 錯 。 這 研究 讓 人 做起來 非常 有 滿足感 ， 就 彷彿 是 要 去 解開 一 道 十分 吸引人 的 有趣 謎題 。 我 要 面對 的 挑戰 是 ： 我 的 測量 結果 必須 比 之前 的 那些 研究 人員 所 得到 的 結果 還要 準確 很多 。 電子 非常 小 ， 以至於 有 人 說 它們 根本 就 沒有 「 有效 尺寸 」 （ effective size ） ， 它們 的 直徑 不到 一千兆分之一 公分 ， 但 伽瑪 射線 的 波長 小於 十億分之一 公分 。 然而 物理 提供 了 我 偵測 並 計數 的 方法 。 這 是 我 之所以 喜愛 實驗 物理 的 另 一 個 原因 ： 它 讓 我們 可以 「 觸摸到 」 那些 我們 看 不 見 的 東西 。 要 完成 我 所 要 做 的 測量 ， 我 的 樣本 能 使用 愈 久 愈 好 ， 因為 我 的 記錄 愈 多 ， 我 的 測量 的 準確性 就 愈 高 。 我 經常 需要 一連 工作 六十 小時 ， 中間 都 不 睡覺 ， 後來 簡直 有點