或許很多人都曾聽說過,上世紀(jì)發(fā)生在西伯利亞的“通古斯大爆炸”事件,這次爆炸一次性摧毀了將近2000平方公里的樹林,十分恐怖。
人們對于造成這次爆炸的原因一直議論紛紛,其中有一種“頗具想象力”,你知道是什么嗎?正是1965年美國科學(xué)家提出的“反物質(zhì)說”,認(rèn)為造成爆炸的天外隕石是反物質(zhì),才會產(chǎn)生這種威力。
天外來物隕石來到地球的畫面
那么,反物質(zhì)是真實存在的嗎?它真的有如此巨大的威力?反物質(zhì)的發(fā)現(xiàn)歷程是怎樣的?人類能利用它做什么?事實上,反物質(zhì)不僅威力巨大還十分昂貴,僅僅1克的價值就能達(dá)到62.5萬億美元。這樣說的話,這樣珍貴的反物質(zhì)在宇宙中到底是何種存在呢?
反物質(zhì)到底是什么?
對于物質(zhì)這種東西大家都不陌生,它就是構(gòu)成宇宙的最基本東西,其種類形態(tài)很多,性質(zhì)也非常多樣。人類第一次認(rèn)識到物質(zhì)的存在,大抵是從古希臘時期開始的,整個認(rèn)知的歷程還是非常久的。不過認(rèn)識到這宇宙當(dāng)中有反物質(zhì)的存在,其實并沒有過去太久。
物質(zhì)和反物質(zhì)
最早提出反物質(zhì)概念的人是英國物理學(xué)家保羅·狄拉克,他表示所有的粒子都會有與之相對的反粒子,這本是一種“預(yù)言”。卻在1932年時,被美國科學(xué)家安德森在實驗中證實了。
保羅·狄拉克
原來在實驗當(dāng)中這位科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一種特殊的粒子,其質(zhì)量和帶電量和電子毫無差別,但是它卻帶有“正電”。這是人類第一次發(fā)現(xiàn)反物質(zhì)的存在,也是一個重要的里程碑。就這樣,一代又一代科學(xué)家投入到了反物質(zhì)的研究當(dāng)中,不過由于制造這家伙實在太昂貴了,畢竟1克反物質(zhì),就要花費60多萬億美元。
用電磁陷阱儲存反粒子
2010年11月17日,歐洲核子研究中心通過大型強(qiáng)子對撞機(jī),制造并短暫捕捉到了“反物質(zhì)” 原子,在制造出的數(shù)以千計的反氫原子中,成功地使其中的38個存在了大約0.17 秒。
可見,自從發(fā)現(xiàn)反物質(zhì)存在之后,各種關(guān)于它的實驗不僅“燒腦”而且“燒錢”。反物質(zhì)本身和普通物質(zhì)看起來并無差別,就像是雙胞胎一樣,就像安德森發(fā)現(xiàn)的那個電子一樣,不同之處在于其電荷單位是相反的。
帶相反電荷的電子
遵循著“存在即合理”的情況,科學(xué)家認(rèn)為反物質(zhì)在宇宙當(dāng)中應(yīng)該是大量存在的,并且這些反物質(zhì)可能還組成了“反物質(zhì)世界”。說到這,許多人可能就暈了,其實反物質(zhì)世界就和咱們總說的“鏡像空間”差不多。在那個世界當(dāng)中,一切都是反的,時間也許在倒流。
當(dāng)然,別覺得反物質(zhì)世界存在,你就能和另一個自己見面了,因為現(xiàn)實證明,反物質(zhì)的狀態(tài)非常不穩(wěn)定,只要和正物質(zhì)相遇接觸,就會瞬間發(fā)生“爆炸”。簡單來說,你想讓兩個世界的自己見面,無疑就是在主動地制造爆炸事故。至于你要問反物質(zhì)到底是怎么來的,其實沒有人能給出答案,畢竟在反物質(zhì)身上的待解謎題還有很多。
反物質(zhì)的強(qiáng)大威力
著名物理學(xué)家丁肇中表示:“在大爆炸的理論中,宇宙起源時的溫度非常高,因為大爆炸以前什么都沒有。因此大爆炸中有一個電子則應(yīng)該有一個反電子,在剛爆炸的時候,物質(zhì)和反物質(zhì)應(yīng)該是一樣多的。”
遺憾的是,截至目前,人類還是無法在宇宙空間中找到反物質(zhì)的確切位置。只能利用粒子對撞機(jī)自己制造研究,這種研究不僅容易失敗,還異常地費錢。既然這樣,為什么人類還要探索反物質(zhì)呢?畢竟從現(xiàn)狀來看,反物質(zhì)的存在沒有威脅到我們的生存。實際上,人類堅持不懈地探索反物質(zhì),是因為它有著優(yōu)越的“應(yīng)用前景”,對于科技的發(fā)展至關(guān)重要。
粒子對撞機(jī)
反物質(zhì)的應(yīng)用前景
人類現(xiàn)在主要使用的依舊是化石能源,但是這種能源是不可再生的,所以為了不將自己逼進(jìn)“窮途末路”,許多國家都在研究新能源技術(shù)。對于新能源大家聽得最多的應(yīng)該就是“可控核聚變”,其實反物質(zhì)才是人們目前知道的最大能量源。
新能源是指剛開始開發(fā)利用或正在積極研究或有待推廣
反物質(zhì)和正物質(zhì)湮滅之后產(chǎn)生的巨大能量,比可控核聚變還要強(qiáng),并且這個過程不會產(chǎn)生輻射也不存在污染。毫不夸張地說,如果人類真的能夠制造出大量的反物質(zhì),利用其來做能源,那么將外星征程的終點放在銀河系之外也絲毫不夸張,畢竟反物質(zhì)不僅“體積小”,釋放能量的效率也基本能達(dá)到100%。
據(jù)估算1克“反物質(zhì)”能釋放相當(dāng)于4000多萬噸TNT炸藥的能量, 足以為23 架航天飛機(jī)提供動力——比當(dāng)年美國扔在日本廣島的原子彈的威力強(qiáng)2000倍。
反物質(zhì)能量巨大
相信許多人在科幻小說當(dāng)中都見過所謂的“反物質(zhì)飛船”,其實這里的反物質(zhì)主要是作為飛船的燃料。要知道任何飛船想要維持航行,都需要推進(jìn),因此“苗條但威力也很大”的反物質(zhì)無疑是飛船燃料的最優(yōu)選擇,再者它湮滅時產(chǎn)生的能量可比傳統(tǒng)的化石燃料要高多了。
影視劇中的反物質(zhì)飛船
除了反物質(zhì)飛船被大家圍觀之外,反物質(zhì)武器也成為了一個殺傷力強(qiáng)于核彈的存在。許多人可能覺得這有些天馬行空了,畢竟人類現(xiàn)在制造出的反物質(zhì)都少得可憐。其實早在上世紀(jì)時,身為美國氫彈之父的愛德華·泰勒就表示反物質(zhì)可以在軍事方面運用,其威力是超乎想象的。
美國氫彈之父的愛德華·泰勒
甚至很多人認(rèn)為,反物質(zhì)武器將成為“第四代核武器”,一旦出現(xiàn)的話,那么整個世界將會陷入“爭端”當(dāng)中。也正因如此,人們對于反物質(zhì)武器持有的態(tài)度褒貶不一。畢竟如果不妥善利用它的話,很可能僅僅使用一點兒,就能直接將人類文明斷送。
因此,人類對于反物質(zhì)的研究是“喜憂參半”的,一方面希望得到更多的研究成果,或者說創(chuàng)造出更多的反物質(zhì),來推動人類太空事業(yè)的發(fā)展。但是另一方面又擔(dān)心反物質(zhì)會被廣泛用于軍事當(dāng)中,人類在各種爭霸之中“玩火自焚”。
若反物質(zhì)不加控制的進(jìn)入軍事領(lǐng)域會帶來毀滅性的災(zāi)難
“反物質(zhì)”做燃料的可行性
反物質(zhì)的特性和應(yīng)用前景確實非常不錯,但是按照目前研究的進(jìn)度來說,想把它用來做燃料,可能還要等待很長一段時間。其困難有兩點,第一點就是這玩意兒的“造價”實在是太昂貴了,雖然大部分國家為了太空事業(yè)的發(fā)展都愿意投資,但是1克價值62.5萬億的天價還是讓人望而卻步。
第二就是即使真的花費高價生產(chǎn)了,也難以保存下來。歐洲核子研究中心費時費力制造出來的反物質(zhì),只存在了0.17秒,這還是在小心翼翼保存的情況下。因此如何讓反物質(zhì)作為燃料儲存,在人類需要的時候再與正物質(zhì)湮滅迸發(fā)出能量,是目前依舊無法解決的事情。
模擬用來裝反物質(zhì)的容器
綜上所述,目前想將反物質(zhì)作為燃料使用,還是存在諸多困難的。只能期待在科技進(jìn)步的情況下,科學(xué)家能夠找到解決的方案。待到那時,我們太空旅行耗費的時間將進(jìn)一步減少,可能去火星只需要1個半月左右就夠了!
其實不論是物質(zhì)還是反物質(zhì)的發(fā)現(xiàn),都經(jīng)歷了比較漫長的時間。因此,我們在期待反物質(zhì)研究盡快出現(xiàn)成果的時候,不妨耐心一點,沒必要因為幾十年間進(jìn)程緩慢或者沒有顯著成果,就直接將其定義為“科學(xué)家的謊言”。畢竟在上世紀(jì)人類飛上太空之前,不少人認(rèn)為“宇宙”的存在也是謊言。