第394章 宇宙终极能源

    “1928年，狄拉克把相对论引进了量子力学，建立了著名的狄拉克方程。”

    “这个方程把爱因斯坦的狭义相对论和薛定谔方程结合了起来。”

    “不过当时这个方程引起了很多人的质疑。”

    “因为根据这个方程的解，电子不仅存在正能级，还会同时存在负能级。”

    “每一个粒子都存在一个与该粒子，完全匹配并带相反电荷的相应反粒子？”

    “狄拉克对此做出的解释是，这些负能级已经被电子占据，按照不相容原理，每个能级只能容纳两个自旋转相反的电子，因此我们观察到的电子，不能向下跃迁到负能级去。”

    “物质世界像是浸没在负能级电子的海洋中，这就是“狄拉克之海”！”

    “当有电子从负能级上被激发出来，留下的空穴表现为一个质量与电子相同，电荷与电子相反的粒子。”

    “狄拉克预言这就是正电子。”

    “他的预言与描述，仿佛世界存在两套，就像是在照镜子一样，会存在一个我们看不到的镜像，惹来当时学界嘲笑。”

    “不够后来被证实了，甚至有人提出反物质宇宙，这一惊世骇俗的观念。”

    “1932年，漂亮国物理学家安德森利用云室研究宇宙射线时，意外的发现了正电子，证实了狄拉克的预言。”

    “这件事引起了当时科学界的震惊与轰动。”

    “安德森因为发现了正电子，获得了1936年的诺贝尔物理学奖。”

    “这是人类首次，发现的反物质粒子。”

    “1955年，漂亮国物理学家塞格雷用人工的方法，获得了反质子。”

    “到20世纪50年代，又发现反中子。”

    “人类意识到，不仅质子和电子，可能所有微观粒子都有各自的反粒子。”

    “到目前为止，人类已经发现了300多余种基本粒子，它们都是正反相对存在的。”

    “也就是说，任何粒子都有可能存在和其相反的粒子。”

    “自然界中纷繁多样，宏观物体还原到微观本源，实际上都是由质子，中子和电子，这些基本粒子所构成的。”

    “由基本粒子构成了我们世界的物质，被称作正物质。”

    “那么由反粒子组成的物质，就是反物质。”

    “爱因斯坦也曾经通过相对论，预言过反物质的存在。”

    “正常原子是由带正电的原子核与带负电的电子构成，而反物质构成会截然相反，由带负电的原子核和带正电的电子构成。”

    “它和正常物质的所有属性都一样，相同的质量，相同的自旋，相同的电荷数，区别就是电荷相反，轻子数相反，一个是1，一个是负1。”

    “正反物质一旦相遇，就会相互湮灭，是那种渣都不剩的反应，并产生巨大的能量。”

    “其质能转换率达到100%，核聚变质量转化为能量的比率也只有0.7%，是非常恐怖的。”

    “根据爱因斯坦的质能方程，E=mc2，1克反物质全部释放的能量，约等于9乘10的13次方焦耳。”

    “但反物质的湮灭，需要正物质的参与，所以需要1克反物质，还有1克正物质，也就是两克物质。”

    “它们爆发的能量，是1.8乘10的14次方焦耳。”

    “这个能量，相当于5000万度电，或者4.3万吨TNT炸药爆炸的威力。”

    “1945年广岛小男孩的能量约为1.3万吨TNT，这个能量，相当于3.3个广岛小男孩。”

    “按照这个计算，反物质作为武器，是确实可行的。”

    “如果用反物质作为燃料，可将飞船速度加速到光速的70%，而核聚变技术，是无论如何也达不到这样的效率的。”

    “自然界中有大量的正物质，却没有发现稳定的，由反粒子组成的反物质。”

    “虽然没有反物质，但是反粒子却不少见。”

    “比如香蕉每75分钟，就会释放出一个正电子，是因为香蕉含有微量的钾40，钾40衰变的时候就会释放正电子。”

    “我们人体内也存在钾40，也会不断释放正电子和负电子发生湮灭，不过那个太小了，只有大约9.11乘10的负31次方千克，释放的能力相当于8.1乘10的负14次方焦耳，也就是100万亿分之一瓦的能量。”

    “这点能量的消失，我们完全感受不到。”

    “因此，反物质粒子虽然在地球上广泛存在，但总量非常稀少，并且捕捉或人工制造反物质非常困难。”

    “我的体重是130斤，如果我面前出现一个反物质陈申，我们相互拥抱，会产生2.79亿吨TNT当量，大概是4.9万个沙皇炸弹集体引爆，这个威力能将地球人类全部嘎了。”

    “所以，你们如果哪天看到一个和自己一模一样的人，可别好奇的上前摸一摸，世界可能从你触摸的那一刻开始，原地消失。”

    所有人都笑了。

    “反物质也很难储存，它会和正物质发生湮灭，只能被控制在真空磁场中。”

    “用O洲的大型强子对撞机不间断运行1000年，才能够制造出1微克的反物质。”

    “也就是0.000001克，要制造1克出来，最少需要花费上62万亿。”

    “反物质，世界上最昂贵的物质。”

    “目前为止，几十年间，全世界所有科学家，不管是捕捉还是制造，加起来的反物质也不足19纳克。”

    “19纳克，湮灭制造的能量都无法将一壶水烧开。”

    “反物质为什么这么少？”

    “宇宙大爆炸理论，纯能量转化成了大量高速运动的正反粒子。”

    “正反粒子的数量，应该是相等的。”

    “它们在相互碰撞的过程中，应该最后溟灭的只剩下能量。”

    “所以，理论上来说，我们这个世界应该不存在，就应该是一片漆黑的混沌。”

    “但是，可能出于某种原因，正反物质对称性破损，大约十亿分之一的正粒子是多出来的。”

    “这个细微的差异，就是杨振宁和李政道于1956年提出的，弱相互作用中宇宙不守恒定律。”

    “物理学家吴健雄在实验中验证了他们的理论，由此二人获得1957年诺贝尔物理学奖。”

    “粒子世界中，物理规律的对称性被彻底打破，世界从本质上被证明，它是不完美的，有缺陷的。”

    “然而正是由于物理定律存在轻微的不对称，才导致宇宙大爆炸之初，生成的正物质比反物质多那么一点点。”

    “剩余物质经过漫长演化，合成了原子，诞生了星系、恒星、行星、乃至生命。”

    “现在我们宇宙中已经找不到反物质了，这在宇宙学中，是一个未解谜题，叫做反物质消失之谜，所以它无法捕获，只能人造。”

    “我们需要掌握反物质，它100%质能转换，没有任何的残渣，没有任何的污染，效率满格，反物质湮灭乃是宇宙中终极能源。”

    ……尽虚叹的初三学渣获诺奖，能上高中吗？