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幾克就能炸毀地球!威力遠勝核彈的反物質,在宇宙中廣泛存在?
2024/01/27

1979年,非洲西部沿海出現了一次疑似核爆事件。事后經過美蘇等大國調查,并沒有搞清楚原因。

5年后,在阿拉斯加上空的常規航線上,多架民航客機的飛行員看到了沖天而起的蘑菇云。然而等飛機降落后,卻并沒有檢測出任何放射性痕跡。

兩次詭異的核爆疑云,多年來一直困擾著各國和科學界。直到一個叫愛德華茲的美國人出現后,這些曾經的疑云才被漸漸撥開。

然而,展現在世人面前的,并非最終的答案,而是比原本猜想答案更可怕的東西……

將魔鬼放入人間

那一年,費米國家加速器研究所內,來了一個30歲的博士生,他研究的方向是 反物質理論。這個叫愛德華茲的年輕人,用了10年的時間研究,之后便開始向美軍方介紹自己的研究成果。

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(費米實驗室鳥瞰圖)

此后在格林空軍基地,愛德華茲成為一個研發小組的負責人,軍方交給他的任務是從事反物質武器研究。這期間,他在美國已經有了反物質武器之父的名號。

2004年,NASA召開的一次會議上,愛德華茲說他的研究陷入了困境。其推動生產的粒子加速器, 生產一千億分之一克的反物質,就要耗費60億美元。如此大的消耗,政府投入的科研資金可謂杯水車薪。

從那之后,外界本以為愛德華茲會知難而退,誰想到只過了4年,他又帶著自己的科研成果走進了五角大樓。那一次,他簡要介紹了成果,并主持了一項反物質武器的電腦模擬實驗。

實驗中,反物質炸彈被提前安放在某處地點,隨后這里和周邊的一切設施被夷為平地。而所用炸彈的重量, 只有五千萬分之一克。

模擬實驗結束后,愛德華茲向軍方介紹反物質武器的詳細情況。微觀世界中,各種粒子本身都有一個相反的存在。假如相反的兩種粒子發生碰撞,在消失的過程中就會產生巨大的能量。

愛德華茲相信,上世紀七八十年代發生的核爆疑云,應該都是反物質可能產生的作用。而且,反物質武器雖然可以產生與核爆同等的能量,但是整個過程并不會產生任何反射性污染。

除了用于武器之外,反物質釋放的巨大能量,還能用于人類的能源供應。按照愛德華茲的說法 ,1克反物質所釋放的能量,就能給20多架航天飛機提供動力。

也因此,未來這一技術如果實際應用的話,對人類社會的改變又將是革命性的。

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隨著愛德華茲的研究有了實質性突破,各國的研究也加快了腳步,于是越來越多的人相信,未來這項技術大機率會運用到武器領域,而不會給人類提供近乎無限的能源。

因為在一些人看來,反物質武器如果真的出現,它就打破了傳統核武器多年來劃定的禁區和界限。

自從原子彈和氫彈出現后,各國之所以不在戰爭中使用,并不是因為統治者愛惜生命,而是核爆產生的污染是無差別的,在影響到他人的同時,最終也會影響到自己。

正因為這個原因的限制,所以幾十年來世界并沒有陷入核戰風波。可如果反物質武器一旦應用,像美國這樣率先研究的國家,極有可能會在戰爭中真正的使用。

它既有核彈的威力,卻又不會產生核污染,窮兵黷武的美國人,肯定愿意使用這種武器來代替常規武器。到那個時候,人類勢必將進入萬劫不復之地。

對于這種猜測并非杞人憂天。 自從2004年愛德華茲公開了研究進展后,其他國家也都開啟了反物質的研究。

俄羅斯將反物質研究用于軍事用途,法國和瑞士則建立了聯合的反物質研究中心。這一切都不禁讓人擔心,另外一個魔鬼又將被放入到人間了。

(歐洲捕捉到反物質的實驗設備)

不過,也有一些人認為這些擔心是多余的。因為反物質雖然有可能會被開發出來,但是多年來科學界遲遲找不到儲存它的方法。

這樣一來,它理論上的能量再厲害,人類實質上也無法將其利用。

比常規爆炸高出100億倍

從反物質研究開始起,各界就癡迷于其巨大的能量輸出。

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幾十毫克的量可以推動航天器,將人類送入火星;一滴水大小的反物質,能夠維持一座千萬人口級別城市的能量供應;如果上升到幾百克,制造出來的炸彈比所有核武器的能量總和還要大。

理解反物質,其實就是理解世界的相反狀態,與之相對于的物質一旦結合,全部的質量就能通過能量的方式釋放出來。

上世紀80年代,實驗狀態下科學家首次看到了反質子。到了本世紀初,科學家又通過實驗制造出了反氫原子。

然而,反物質本身在出現的那一刻,也就隨時消失的無影無蹤了,簡單來說就是碰到了相同的正物質,然后兩者「抵消」了。如此一來,反物質中看不中用,就是再厲害也是白搭。

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于是多年以來,科學界試圖利用磁場來控制和約束反物質。 據說利用磁場制造出一個反物質陷阱,就能讓它不跟外界的其他物質接觸,由此就能束縛住它。有消息說,目前利用這種辦法,實驗狀態下已經成功捕捉了至少10億反電子。

除了儲存難題之外,目前從研究階段推廣到實際應用中,成本也是高到離譜。按照目前的實驗成本,成功制造 出1毫克反物質,需要花費1000億美元(這個數額可能并不準確)。而如果在未來投入實用的話,單次使用的成本,都在千萬美元之上。

如此高的成本,即便科學家找到了約束辦法,還是無法大規模應用到實際中。可也有消息顯示,美國方面在2008年時,掌握了最新的反物質提取方法,成本相比之前已大幅度降低。

這個消息若屬實的話,未來1毫克反物質炸彈釋放的能量,

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將比常規的爆炸物爆炸高出100億倍。

然而,也有一些科研人員說了,什麼反物質儲存,什麼反物質與正物質結合是否巨大能量,這些全都是對反物質的誤解。

反物質儲存和能量釋放都是理解錯了

反物質本身確實存在,作為正常物質的反狀態,它并不會產生什麼毀天滅地的能量。因為, 反物質百分之百無法儲存。

所有的反物質在遇到正物質后,都會瞬時消失。因此用磁場制造陷阱來約束反物質的辦法,同樣也無法實現。這就形成了一個悖論,一個在現實中都不會呈現出來的東西,它又該如何爆發能量呢。

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再者,反物質存在的狀態是場態粒子形態,這種情況下它的能量是極低的。場態粒子包含了正反粒子,用電離的方式讓正反粒子變成正反粒子對,這個過程需要輸入巨大的能量。

與此同時, 正反粒子本身的出現和消失,是一個永遠的互逆過程。其能量的輸出和耗損是對等的。這樣一來,所有能量在整個過程中也都被抵消了,根本無法加以利用。

究竟哪種說法才是正確的,目前由于反物質領域還有太多的謎團,所以相關的爭議也就沒有一錘定音的結論。

但有一點是可以肯定的,即反物質即便能產生能量,但制造和保存本身還是耗費巨大,也因此實際應用遙不可及。

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宇宙中存在反物質恒星

多年來為了探究反物質,科學家可謂上天入地想盡了各種辦法。利用國際空間站上的粒子探測器獲取的數據,科學家推測在宇宙中,反物質的存在實際比人類推測的要多。

甚至有科學家猜測,宇宙中的反物質,還能以反物質恒星的方式存在。還在上世紀90年代, 天文學家就注意到,在銀河系上方3500光年遠的地方,那里似乎是一個反物質的源頭。

此處一直有反物質噴射出來,這里也被稱為「 銀心反物質噴泉」。隨后進一步的研究又發現,銀河系的中央確實存在大量的反物質,它們也并非以噴泉的形式存在的。

到2011年時,天文學家又從宇宙中發現了反氦原子核,這種反物質,不會是由宇宙線碰撞產生的。所以如果能證明它大量存在的話,反物質恒星也就一定存在。

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陰陽一體,正反同母

外界關心反物質是否能被大規模應用,而在科學家看來,反物質本身的研究,目前估計連起步階段都還算不上。

反物質是什麼樣的,通俗理解就是正物質世界的鏡像。此前,歐洲核子研究中心給出的答案是, 像氫原子和反氫原子,表面看起來的結構是一模一樣的。所以科學家相信,反物質就跟普通物質看起來沒區別。

至于反物質的來源,目前的猜測是,在宇宙大爆炸伊始,正物質和反物質的數量是一樣的,兩者同出一體之后又互為相反,就跟我國傳統文化中的陰陽概念一樣。

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不過這隨之就會出現另一個問題,假設宇宙誕生初期兩者的規模是相當的,那後來的這些反物質為何又不見了呢?

一種猜測是,反物質和正物質的演化性質不同,所以在後來反物質消失,最終留下了正物質。還有一種猜測則是,宇宙大爆炸后,正反兩種物質所處的空間區域不同。

結語

目前的情況是,無論是在世界中去發現反物質,還是在研究中去制造反物質,整個進程都是很難的。哪怕是推論中的反物質恒星,天文學家認為現在的研究方式是無法找到它的。

怎麼辦呢?目前想到的笨辦法就是,利用一些探測裝置,等反物質進入探測范圍后,進而就能發現它們。也就是說, 在宇宙范圍內主動尋找反物質乃至反物質恒星,都是不顯示且不可能實現的。

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至于很多人設想的反物質武器,就目前的情況看,所有推論就當是科幻暢想罷了。


參考資料:

《幾克炸彈就能毀滅地球》 環球人物 2008年
《反物質武器與反物質能源都是無稽之談》 科學網 2023年6月24日
《反物質從科幻走向現實 它或是破解謎題的關鍵》 科技日報 2022年8月11日

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