类星体，最遥远的可见天体，在它们光谱中展现了熟悉的氢的特征。在猎户座恒星之间的尘埃和气体云里，天文学家已经探测到泄露天机的碳、氧、氮、硫和硅的辐射。在星际空间的稀薄环境里，他们还发现了水、氨、乙炔、乙醇以及地球上常见的许多其他分子。看起来，宇宙在建筑材料方面是公平的。星系和恒星、行星和卫星、细菌和蓝鲸，它们全都只不过是92种元素的不同排列。
给我92种元素，我能创造一个宇宙。无处不在的氢，冷漠淡薄的氦，令人恐惧的硼，内涵深刻的碳，行为放荡的氧，忠诚可靠的铁，神秘莫测的磷，另类新潮的氙，自以为是的锡，左右逢源的汞，动作迟缓的铅……如果你愿意，想象一下，有一间储存着92种元素的化学储藏室。拔掉软木塞子，打开阀门，倾倒那些小盒子与小罐子，看看会发生什么。能量释放，能量吸收。原子相互连接形成分子。简单的分子重新组装起来形成复杂的分子。火花、闪烁、烟火、光芒。化学元素的暴乱。常见的和不常见的组合。这些是掌控秩序的狂怒的元素。这些是对生命充满热情的元素。元素的意义，比我们双眼能看到的更多。铷是银色的，它的盐燃烧时却是深红色的；钙调节着心跳，在我们的身体中基本储存于两个地方：牙齿和骨骼；我的每一口呼吸都吸入了氮，它构成了蛋白质的主干，也是TNT炸药的主要制作材料；砷会杀死你，但它的某些化合物却是药物；懒惰的氩做什么都显得毫无用处，可如果取一个惰性的气态氩的原子，再让它撞上一个额外的质子与一个额外的电子，就能得到固体状态的活跃的钾；地壳中所含的钾的自然放射性，推动了物种的基因突变，驱动了生物的进化。
为什么哲学家吝啬于关注这些有魔力的、多变的东西？在西方思想史的早期，物质扮演着创造世界这幕戏剧中最不重要的角色。担当主演的是光、力量、能量、精神。物质只是宇宙的浮渣，是谷糠，是存在链条的底端，是地球通往天堂最高处的价值阶梯上的最低一级。物质是野性丑陋的半兽人卡利班，而光是空气中缥缈的精灵爱丽儿。[14]物质是精神的负担。
20世纪，物理学走过了相当长的道路才把物质从哲学范畴的低迷中拯救出来。最近在高能粒子物理方面的研究表明，相较于阶梯，事物的存在链条更像是一条咬着自己尾巴的蛇。探索原子的内部，物理学家遇到了星系的宇宙。在物质的核心处，他们窥见大爆炸的光芒。卡利班摘掉自己的面具，他就是精灵爱丽儿。
※我有一个朋友，名叫安妮·撒克逊。她出身于一个石匠世家。她的弟弟伊万仍在雕刻石头——他继承了家族的事业。他能刻出新英格兰最出色的墓碑。石头就是伊万·撒克逊的生命，“撒克逊”的含义就是石头。安妮是一位学者。她生活在思想、艺术和光的世界。“光奇怪地进入我的眼睛。”她坚持道。她改变家里的家具的位置，她把墙壁铺满壁纸，她从来没有放弃绘画。她正在塑造光，她说，她想尝试让物质“通通风”。她在天花板上安装天窗，她凿破墙壁装上窗子。圣诞节的时候她会在每扇窗前都摆上蜡烛。她严格规划自己的生活，在日出前起床，日落后很快就睡下。她坚持艾米莉·狄金森所说的新英格兰典型的“对光的奇怪偏见”。她试图活出“空灵”的生活状态。她说：“物质只是实现审美的手段。”安妮曾经与我谈论她为什么喜欢教堂，她说，教堂的礼拜仪式，就像是新英格兰的独特光辉。我感觉，促使安妮·撒克逊去教堂和让她在自家屋顶上开洞的原因是一样的，她布置物质为的是精神方面的效果。毕竟，基督教的圣餐礼的意义不也正是如此吗？
用简朴的话语来形容，伊万·撒克逊是一个简单的人。他是大自然的工程师，是一位农夫。伊万深爱着乡土。植物可能依赖阳光进行光合作用，但伊万负责照顾它们的物质需要。植物为了扎根，需要多少肥料、多少水，他对此有着准确无误的直觉。伊万考虑的是物质如何汇聚在一起，如何起作用。很长时间以来，他担心家传的银制餐具会变色。某一天，他看到当地政府寄来的邮件上说，镇上的供水所含盐分过高，建议对钠的承受度不高的人不要饮用。伊万把这个消息和餐具的事联系起来，终于让它们重新闪闪发亮。
伊万对光影的转换不感兴趣。他感兴趣的是那些稳固的、看得见摸得着的东西，比如石头。他说，花岗岩会永久存在，他在乎这样的东西。在纪念碑店铺，他用双手接过新交付的石头。它会被日晒雨淋吗？它会褪色吗？它会有裂痕吗？它柔软吗？它坚硬吗？他永远不会满足于现在的工作成就。他见过历史上那些伟大的石匠的作品，他知道他还比不上这些人。但他了解石头。多年以前，在用黑色花岗岩制作墓碑成为时尚的时候，伊万觉得很困惑，他认为这对新英格兰来说不是最佳的选择。花岗岩不是本地产物，它在这里的状态不对。黑色花岗岩来自非洲，是一种热带石材，在这里用来书写不会有很好的效果。人们想让伊万在黑色花岗岩上用白色颜料书写。“画在花岗岩上！”他嗤之以鼻地重复，“颜料只能用在木材上！”人们想让伊万在墓碑上涂绘独木舟、猎犬和骏马，可他不喜欢那样。他宁愿刻上十字架和六芒星。石头才是永恒的，他说，不应该用来铭记那些傻里傻气的东西。他尤其喜欢用希伯来语书写自己的作品。他喜欢那些字母，喜欢那种奇怪的上帝的语言的神秘感。他去犹太教堂验证自己的想法。他雕刻石头靠的是理性。伊万可以滥用自己作为新英格兰人天生的坏脾气，但对于花岗岩，他坚信，不应该被滥用。
安妮生活在对光的追求中。伊万紧抱着他那满是灰尘的石头。阳光从来不会进入伊万工作的小屋。他呼吸着石材，粉尘为他的肺裹上一层外衣，在他的手指甲底下攒下了消磨不去的痕迹。而安妮每天早早起床，只为抓住破晓时分纯洁的阳光。我认识他们两个人。他们就像是同一枚硬币的两面。他们是咬着自己尾巴的蛇。在伊万的石头粉尘里，存在天使的圣光。而在安妮的墙壁上的光影游戏中，物质也正翩翩起舞。
※物质的经典概念是指形态为固体且具有质量的物体，就像受到握紧的拳头挤压的潮湿石头粉尘。如果物质由原子组成，那么原子也一定具有固定形态和质量。20世纪初，原子被想象成微小的圆球，或是花岗岩般的微小颗粒。在那之后，在尼尔斯·玻尔的物理学中，微缩的小球变成了类似乐器的东西，变成了精确调校过的缩小到100亿分之一的小提琴。随着量子力学的出现，“乐器”让位于纯粹的音乐。在原子的尺度上，物质的固体形态和质量都消解在光和虚空之中。突然之间，物理学家开始用作曲家的语言来描绘原子——“共振”“频率”“和谐”“级”。原子电子在合唱团中歌唱，等级和秩序如同炽天使、智天使、座天使和主天使。[15]物质和光之间的典型区别变得模糊不清。在新的物理学里，光可以像粒子一样反弹，物质也可以像光一样产生波的涟漪。
最近几十年，物理学家在物质的乐章中发现了优雅的亚原子结构。他们采用一种奇怪的新语言描述亚原子的世界：夸克、超夸克、胶子、奇异夸克、粲夸克。还有上夸克和下夸克、顶夸克和底夸克。常规物质中最简单的成分，例如质子，具有巴赫赋格曲的特征，由四个声部构成一个完整的复调：物质、能量、空间和时间。物质的核心是琶音、半音和切分音。在物质存在最低的音阶上，宇宙诞生了。我们最终理解了维持原子和宇宙紧密结合的四种基本作用力，这对我们来说是一个值得纪念的非凡进程。让电子紧靠原子核的是电磁力，产生放射性衰变的是弱相互作用力。温伯格-萨拉姆理论成功地把这两种力用单一的概念统一起来。量子色动力学在解释“原子核内部结合质子和中子的是强相互作用力”方面取得了巨大的成功。全新的、高度推测中的“超对称理论”试图统一电磁力、弱相互作用力和强相互作用力，最终将束缚星系的引力也包括进来。这种“大统一”将实现爱因斯坦用一个无所不包的理论解释自然界全部作用力的梦想。
天文学家和粒子物理学家已经进行了卓有成效的对话。天文学家已经意识到，宇宙的大尺度结构可能是大爆炸初期粒子间微妙的相互作用决定的。同时，粒子物理学家也希望在天文学家的深空观测中找到证据，验证自己关于亚原子结构的理论。蛇已经咬住了自己的尾巴，别让它溜掉。
※迄今为止，用于研究物质的最重要的设备是粒子加速器。这些机器完全是1932年由欧内斯特·劳伦斯制造的5英寸（12.7厘米）直径回旋加速器的后代。它们用电场加速粒子束达到高能状态，并利用磁场引导粒子聚焦。聚焦的加速粒子束撞击到另一些静止的粒子，或者与那些反方向运动的粒子束进行对撞。在这些撞击的残骸中，物理学家寻找着组成物质的终极成分。而略带讽刺意味的是，越是要探索物质结构中更深的层次，就越是需要更高能量的机器。
在美国，加利福尼亚的斯坦福线性加速器中心、芝加哥附近的费米国家加速器中心和长岛的布鲁克海文国家实验室都具备主要的研究设备。当前，费米实验室的超导质子同步加速器是它们当中能量最高的机器。这台机器被设计来通过3.5英里（约5600米）直径的超导磁铁环将质子加速到产生1万亿电子伏特的能量。1电子伏特可以让一节干电池传输1个电子或者质子。费米实验室的机器应用相当于将1万亿节干电池的能量作用于单个的质子，以将其撞成碎片，之后，物理学家就可以在质子残片中寻找新的发现。
在美国物理学家调试他们的大机器的时候，欧洲人争先恐后地赢取奖项。日内瓦附近的欧洲粒子物理实验室（CERN）的碰撞粒子束加速器，是首台运行达到数千亿电子伏特能量的机器。1983年，CERN宣布发现了难以捉摸的W和Z0粒子。这两种粒子在之前已经被电磁力和弱相互作用力的统一所预言。这项发现为该理论提供了令人震惊的验证（预测了粒子的存在），同时，也大大地激励和鼓舞了欧洲粒子物理学家，显著提高了他们的士气和声望。
日内瓦发现W和Z0粒子的成就刺激了美国物理学家更努力地建造最大的机器。在能源部的高能物理咨询委员会建议下，美国物理学家放弃了布鲁克海文还未完成的碰撞束加速器研发工作，转而立即投身于为时12年的“超导超级对撞机”的建造工作。这台机器的研发将耗费数十亿美元，是当时历史上最大、最昂贵的科学仪器。计划中，这台机器将被掩埋在一座直径100千米的环形隧道中。它被称为“沙漠加速器”，因为它只能建造于美国西南部平坦的沙漠地带。它将把两束质子流加速到产生20万亿电子伏特的能量，再让它们迎头撞击。在这场悲壮撞击仅存的碎片中，物理学家希望找到能带领他们实现作用力“大统一”的线索，从而理解宇宙的起源和结构。
雄心勃勃的梦想，也可能是不切实际的梦想。社会大众可能会抵制花费数十亿美元来建造一台只能生产粒子的机器，况且这些粒子存在的时间极短，甚至来不及观测，只能推断它们是否真实存在。[16]但物理学家充满希望。他们发现，物质具有令人惊讶的美感与质感。物质是建筑砖瓦，也是建筑师；物质是音乐，也是作曲家。它是蛇的头和尾，是万物的最初，也是时间的最终。物理学家希望在尽可能的范围内探测到最小尺度的物质，而这些发现将揭开曾经困扰了神学家、哲学家和科学家的终极奥秘。宇宙是什么？宇宙从何而来？宇宙要往何处去？像萤火一样在物质表面起舞的名为生命的东西又是什么？
※玛丽·居里，这位发现了镭元素的杰出的物理学家，在处理了成吨的捷克斯洛伐克沥青铀矿后从中获取了极小一部分的新元素。她提纯了新物质，把它装进玻璃瓶。这种被她发现的新物质，是元素周期表上最重的元素之一，基于这个原因，文艺复兴时期的炼金术士帕拉塞尔苏斯一定会认为这种物质存在于创世的根基处。但是，玛丽·居里的镭玻璃瓶发出了诡异的绿光。它发出的绿光，和穿透望远镜的猎户座大星云的光一样，和时间边缘遥远的类星体燃烧而成的光一样。它的光来自创世之初，来自原初火球的闪耀，来自宇宙大爆炸。玻璃瓶里的光来自元素的自然衰变，物质奉献了自己，释放了纯粹的能量。
神圣的光芒把圣保罗从马背上掀翻。玛丽·居里也因为这种光芒而患病。就在她忙碌着把镭元素从杂质中释放出来的时候，看不见的死亡射线穿透了她的身体。在玻璃瓶里，怪异恐怖的辉光就是咬着自己尾巴的蛇。天使的光芒混合了尘世的烟灰。在居里夫人最后的岁月里，她饱受放射性辐射的残害，风寒和发热缓慢地摧毁她的身体，让她深受折磨。在她去世后，她的女儿说：“她已经融入了那些她挚爱的物质。她奉献了自己的生命，永远地与它们融为了一体。”
居里夫人后院的工作间，是连阳光也无法抵达的地方。她就是在那里偶然发现了物质和能量的等价关系。基于这种等价性，宇宙学家就能逐步理解大爆炸的辐射、星系物质的诞生、类星体的驱动力和恒星燃烧的神秘原因。光和物质，在居里夫人指甲下的沥青铀矿的灰尘里达成了一种奇妙的统一。然后，光杀死了她。