在全球每年還在為“電池續(xù)航”絞盡腦汁的時(shí)候，科學(xué)家們卻一直盯著一種近乎“宇宙禁藥”的存在——反物質(zhì)。
1克它，就能釋放等于兩顆廣島原子彈爆炸總量的能量；只要一小撮，它就可能推動(dòng)人類(lèi)的飛船沖出太陽(yáng)系，去往幾十光年外的星系探險(xiǎn)。
但要造出這一克，卻需要全世界頂尖實(shí)驗(yàn)室連續(xù)運(yùn)作3萬(wàn)年。這聽(tīng)起來(lái)像是科幻，卻又全部基于現(xiàn)實(shí)物理的規(guī)則。
一開(kāi)始，反物質(zhì)只是“數(shù)學(xué)里多出來(lái)的怪東西”
這個(gè)概念最早出現(xiàn)在1928年。那一年，英國(guó)物理學(xué)家保羅·狄拉克在研究電子的運(yùn)動(dòng)公式時(shí)，發(fā)現(xiàn)這個(gè)方程不只一種解法。
它告訴我們，宇宙中每一個(gè)粒子，可能都有一個(gè)“鏡像兄弟”——質(zhì)量相同、電荷相反。
當(dāng)時(shí)沒(méi)人信，但不到幾年時(shí)間，1932年美國(guó)科學(xué)家安德森就在宇宙射線中發(fā)現(xiàn)了一個(gè)神秘的粒子，它的行為和電子一樣，卻帶著正電。人類(lèi)第一個(gè)反粒子——正電子，就這樣被證實(shí)存在。
這是一場(chǎng)革命。
因?yàn)閺哪翘炱?，科學(xué)界開(kāi)始意識(shí)到：宇宙不止我們看到的那一面，還有一個(gè)“反世界”在鏡中悄然共存。
它和普通物質(zhì)一碰就“同歸于盡”——但能量卻驚人
反物質(zhì)最魔幻的特性之一，是它的“湮滅效應(yīng)”。
只要你把一粒反物質(zhì)和它的“正物質(zhì)”伙伴放在一起，它們就會(huì)瞬間消失，轉(zhuǎn)化為100%的能量。
注意這個(gè)比例：100%。
相較之下，傳統(tǒng)化學(xué)反應(yīng)能釋放的能量轉(zhuǎn)化率，不超過(guò)0.01%；核裂變（比如原子彈）也只有0.7%；就連核聚變，也只是1%左右。
而反物質(zhì)的湮滅，直接炸出滿(mǎn)格能量值。1克反物質(zhì)加1克正物質(zhì)，就能釋放大約1.8×101?焦耳的能量，夠你開(kāi)著高鐵繞地球跑上幾圈。
這種能量密度，讓它直接成為人類(lèi)科學(xué)家眼中的“終極燃料”。
但制造它，比造一個(gè)金星殖民地還難
雖然“存在”是一回事，“造出來(lái)”完全是另一回事。
在自然界中，反物質(zhì)極其稀有，它們短暫出現(xiàn)，又迅速與周?chē)镔|(zhì)湮滅，難以捕捉。為了制造它，人類(lèi)必須借助粒子加速器，用幾乎接近光速的粒子轟擊靶心，從微觀的“撞擊中”撬出幾個(gè)反粒子。
以世界上最強(qiáng)的CERN大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)為例，它運(yùn)作一年，產(chǎn)生的反物質(zhì)量連一個(gè)指甲蓋都不到。NASA估算，要制造出1克反質(zhì)子，需要消耗25萬(wàn)億度電——這相當(dāng)于全球發(fā)電量的一年半！
不止造得慢，反物質(zhì)還不能被“放著”。只要它一接觸到普通物質(zhì)，比如空氣、墻壁、手套……它立刻就湮滅。
科學(xué)家只能用磁場(chǎng)把它懸浮在真空中漂浮儲(chǔ)存，稍有接觸就是一場(chǎng)微爆炸。
目前人類(lèi)唯一成功“圈養(yǎng)”的反物質(zhì)記錄，是CERN在2011年用磁瓶困住300個(gè)反氫原子，維持了16分鐘，這已經(jīng)是歷史紀(jì)錄。
那為啥科學(xué)家還要死磕它？因?yàn)槲覀冞t早要用上它
在近地軌道、登月、建空間站，我們靠的是化學(xué)燃料——那種“越飛越重，越遠(yuǎn)越慢”的動(dòng)力。
但要想飛出太陽(yáng)系，甚至以10%光速穿越星際空間，你就必須拋棄化學(xué)，迎接物理的終極形態(tài)——反物質(zhì)推進(jìn)。
NASA早在上世紀(jì)90年代就提出過(guò)一種“正反物質(zhì)推進(jìn)器”模型：
將反質(zhì)子射入金屬板，誘發(fā)湮滅反應(yīng)，釋放高溫等離子體，作為推進(jìn)源。理論上只要幾百毫克反物質(zhì)，就能把航天器在幾個(gè)月內(nèi)加速到幾十萬(wàn)公里每小時(shí)。
如果真能實(shí)現(xiàn)，“飛出太陽(yáng)系”將不再是幾萬(wàn)年的幻想，而是幾十年內(nèi)就能做到的工程問(wèn)題。
更重要的是，這種推進(jìn)方式是無(wú)副產(chǎn)品、無(wú)污染、能量極限高，理論上可持續(xù)運(yùn)行數(shù)十年，是“星際級(jí)文明”的標(biāo)配技術(shù)。
它不止是燃料，還是宇宙最深的謎題
科學(xué)家對(duì)反物質(zhì)的執(zhí)著，還有另一個(gè)更深的原因。
根據(jù)大爆炸理論，宇宙最初應(yīng)該創(chuàng)造了等量的正物質(zhì)和反物質(zhì)——一比一。但問(wèn)題是，我們今天看到的宇宙，幾乎只有正物質(zhì)，反物質(zhì)去哪了？
這是現(xiàn)代物理最核心的懸案之一，叫做“物質(zhì)-反物質(zhì)不對(duì)稱(chēng)問(wèn)題”。
有人猜測(cè)，它們湮滅了大部分，只留下少量物質(zhì)；也有人提出，在宇宙遙遠(yuǎn)的另一側(cè)，或許還藏著一個(gè)“反物質(zhì)星系”，只是我們看不到。
這不只是一個(gè)學(xué)術(shù)問(wèn)題，它關(guān)系到整個(gè)宇宙的演化、對(duì)稱(chēng)性法則，甚至我們是否是“偏離規(guī)則的幸存者”。
總結(jié)
反物質(zhì)之所以讓人癡迷，不是因?yàn)樗茫撬鎸?shí)了、但又遠(yuǎn)得令人敬畏。
它是人類(lèi)科技“終極燃料”的象征，是宇宙對(duì)我們開(kāi)的最高級(jí)謎題。也許現(xiàn)在的我們只能在實(shí)驗(yàn)室里制造幾納克反物質(zhì)，但誰(shuí)又能保證，在一百年、兩百年后，人類(lèi)不會(huì)掌握它的使用權(quán)，像科幻電影那樣，真正邁出第一步？
或許真正的未來(lái)，不靠蒸汽、化石或電，而是靠那看不見(jiàn)的“對(duì)影子”的力量。
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