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核能在高级文明眼中只算是打火机!只有反物质,才是终极能源?

世界上最贵的是啥?不是人才,而是反物质!制造1克反物质,成本高达62.5万亿美元。反物质到底是什么?

美国电影《复仇者联盟》中,灭霸的一个响指,让整个世界一半的人灰飞烟灭,这件消散的情形,像极了科学预言中的反物质和人类接触之后的场景。据科学家分析,宇宙中存在大量反物质,一旦和我们的世界接触,两者就会相互抵消。而人类目前已经成功制造出反物质,成本之高超乎想象。反物质到底是什么?研究它又有何意义?

反物质是什么?

我们的世界,是由物质构成的,顾名思义,所谓的反物质,就是和我们世界的物质截然相反的东西。实际上,这不只是一种设想,而是一种实实在在存在的东西。

提到反物质,就不得不提英国理论物理学家狄拉克。他将薛定谔方程与相对论联系到一起,搞出了狄拉克方程

最初,科学家为这个方程而欢欣鼓舞,不过随着研究深入,大家发现了一个很严重的颠覆常识的问题,那就是根据狄拉克方程,电子存在负能态。

传统意义上的电子,带的都是负电荷,围绕着带正电荷的质子高速运动,质子和中子构成原子核,再加上电子就构成一个原子。

而根据狄拉克方程,电子存在负能态,也就是存在带正电荷的电子。按照物理学理论,带正电荷的电子,只能围绕着带负电荷的质子运动,再加上反中子就构成了反原子。

反原子结合到一起,就构成了反物质。这是一种和我们世界的物质,完全相反的组成形态,也可以是称之为镜像形态。

根据科学家的猜想,物质遇到反物质之后,两者就会湮灭,就如灭霸一个响指之后,一半的世界消失一样。

因此可以说,反物质是世界上最危险的东西,杀人于无形之中,真遇到了最终结果只能是离奇失踪,成为悬案的那种。

1932年,美国科学家安德森通过实验发现了反电子,1955年,意大利物理学家塞格雷和美国物理学家张伯伦,首次发现了反质子。

1956年,美国科学家考克又发现了反中子,反物质被证实真实存在。直到1995年,欧洲核子研究中心首次成功制造出反氢原子,表明人类拥有了制造反物质的能力。

不过,这种能力也仅限于实验室中。这套实验设备经过14年不间断努力,共制造出100万亿个反氢原子

数量看起来异常庞大,但论起重量来完全可以忽略不计,因为它们只有10的-10次方克这么点。按照这个实验的成本计算下来,制造1克反物质,需要花费高达62.5万亿美元,堪称世界最贵物质之一了

研究反物质有何意义?

就我们普通人而言,觉着反物质也就那么回事,除了能让我们世界的物质凭空消失之外,好像也没啥别的用途,但实际上,人类如果真正掌控了反物质,对未来发展意义重大

因为反物质的特殊性,在科学家眼中,它就是人类的终极能源,要知道现在各大国都在发力的核聚变项目,也没能得到“终极能源”这个称呼,由此可以看出反物质能源的重要性。

可以这样说,如果文明有等级,那人类世界的文明,很可能就是最低等的文明。以我们目前的技术,核能就是最高等的能源,至于更好的核聚变,暂时还处于千秒级别的实验当中。

而对于更高等的文明来说,核能对于他们,就如打火机对于我们一样,平时有可能用到,但绝对称不上能源。

现在我们看到美国的核动力航母,感觉非常先进。但在反物质能源面前,核能只算是渣渣。反物质能源为何如此优秀呢?

首先,反物质能源转换效率特别高。我们目前利用的核能,在裂变过程中,大约只有1%到3%转化为能量,其他的都散失了。而反物质与物质碰撞湮灭的过程中,可以释放出大量能量,转化率可以达到100%。

更重要的是,反物质能量不会像核能一样,使用过后产生大量的废弃物。反物质与物质碰撞之后,同时归于虚无,不留下任何一点踪迹。

其次,反物质能量可以为宇宙飞船提供能源,推动飞船实现更快的速度。目前的火箭等航天器,主要还是依赖石化能源,超大的体积和重量限制了火箭的速度。

如果使用反物质则可以大幅减少能源的重量和提及,而且输出功率更高。据科学家推算,使用反物质能量的飞船,最高速度可以达到光速的70%

这样的速度意味着,人类可以在45分钟内,从地球抵达火星,而不是现在的半年多时间。近地行星实现“一小时交通圈”,人类探索宇宙的范围将大幅提升。

距离地球最近的一颗比邻星,大约在4.2光年的距离,以现在航天器的速度,根本是可望不可及,而如果有了反物质能量飞船,人类可以用6年的时间抵达这个区域,轻松实现星际跨越。

科幻小说和电影中,经常出现的曲速引擎、跳跃引擎等,基本是以反物质作为推进能源,人类目前所拥有的能源,是根本不可能达到如此速度的。掌握了反物质能源,星际旅行不是梦。

第三,反物质可以作为能源,当然也能成为武器,就如核能一个道理。很多美国大片中,就提到过反物质炸弹这种武器。只需要几克的反物质,引爆后就足以炸平一座大型城市,反物质与物质湮灭时释放出的大量能量,威力远超核弹氢弹等核武器。

反物质制备难题

无论从哪一方面讲,反物质都是人类未来重要的能源,不过就目前的科技水平而言,想要实现反物质大规模应用,依然存在诸多困难,有很长的路需要走。

首先,反物质制备和保存非常困难。当年科学家发现反物质之后,无一例外都为之兴奋,但在尝试制造它的过程中,却发现困难重重。无论是使用了粒子对撞机还是激光等,制备效率都非常低。

就如当年欧洲核子研究中心用了14年,制备了10的-10次方克那么多,真可谓是“一顿操作猛如虎,回头一看仅15”

这个15后边的单位不是克,而是微克(1克=100万微克)。这点反物质,别说用作武器或驱动飞船了,就连烧开一杯水都困难。

其次,现在想制造反物质,需要投入巨大的能量。而制备出的反物质能产生的能量,还不足以弥补制造反物质所耗费的这些能量。耗费能量大花费金钱多,这就是目前反物质制造过程中的难点。

第三,反物质的保存同样困难。从前边的讲解中我们也可以明白,反物质一旦遇到物质,就会碰撞湮灭。因此反物质制造出来之后,在特殊容器中也只能保存几秒钟的时间,只要与杯壁碰撞就会瞬间消失。

一旦接触就“同归于尽”的特性,让科学家头疼不已,也导致反物质的研究和应用受到很大限制。目前技术条件下,连保存都很难做到,更别说用于能源、燃料或武器方面了

虽然反物质好处众多,但以上几只拦路虎搞不定,就注定反物质与现代人类无缘。不过,随着科学技术进步,反物质一定会被人类驯服,成为探索宇宙最重要的助力之一。

宇宙反物质之谜

整个宇宙中,反物质是大量存在的,譬如高能粒子流在宇宙中穿梭的时候,就能释放出反物质。

按照反物质的特性,一旦遇到物质就会相互碰撞消失,那宇宙中根本不可能存在任何物质,但现实情况确实我们整个地球的生物圈都活得好好的,这是否又证明不存在反物质呢?

其实,宇宙中虽然存在反物质,但它的数量比物质要少得太多太多,两者的数量并不是对称的,而这也是宇宙不对称的表现之一。

正因为物质的数量远远高于反物质,所以才让我们的世界以及宇宙中诸多星系,有了存在的机会,最终形成了波澜壮阔的宇宙。

不过,也有科学家猜想,反物质是否集中在一个特殊的区域内,然后在那里形成了一个反物质宇宙,也就是与我们宇宙截然相反的一个宇宙

既然我们的宇宙中能形成生命,反物质宇宙中是否也存在生命?然后也在研究物质?不过在他们那里,也许称我们的物质为“反物质”吧。

宇宙之大,包罗万象无奇不有,我们现在探索的只是其中很小的一部分,广阔宇宙,还有很多秘密等着我们去发现。

伴随着科技进步,现在难以实现的技术,在未来也会变成很普通的技术!就如以前的人向往着可以像鸟一样在天上飞,结果现在不只能在天上飞,甚至还飞出天外。当年古人凭想象来描述月亮,现在月球对我们而言已经不再神秘。相信未来,反物质也一样如此!

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