在人類歷史上有三個尚無法完美解釋的神秘爆炸,它們分別是發(fā)生在3600多年前的“印度死丘事件”,發(fā)生于1626年5月30日的“王恭廠大爆炸”,發(fā)生在1908年6月30的“通古斯大爆炸”。
其中尤以通古斯大爆炸最為接近,因此有關(guān)這次爆炸事件的資料也最為詳細(xì),這場發(fā)生在20世紀(jì)初俄羅斯西伯利亞森林的爆炸事件,毀傷范圍達(dá)到了驚人的2000平方公里,可以說是遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了當(dāng)時熱武器的毀傷效應(yīng),因此長期以來有關(guān)通古斯大爆炸的原因,科學(xué)界一直眾說紛紜。
美國科學(xué)界在上世紀(jì)60年代認(rèn)為,通古斯大爆炸并非小行星襲擊造成的,更不可能是核武器爆炸,因為當(dāng)時原子彈之父都還沒出生,真正造成通古斯大爆炸的其實是反物質(zhì),即一種質(zhì)能轉(zhuǎn)化率高達(dá)百分百的超級能源,而這些反物質(zhì)就是隕石帶來的。
但什么是反物質(zhì),它的威力為啥這么大?物理學(xué)家告訴我們,世間一切物質(zhì)歸根結(jié)底都是由原子構(gòu)成的,而原子內(nèi)部是原子核與核外電子,正常情況下核外電子都是負(fù)電,而反物質(zhì)就是一直質(zhì)量和帶電量與普通物質(zhì)完全一樣,只是電荷相反的物質(zhì),也就是它們攜帶正電。
正電與負(fù)電的差別,導(dǎo)致了反物質(zhì)一旦和正常物質(zhì)發(fā)生接觸就會瞬間湮滅成純能量,也就是一克反物質(zhì)與正常物質(zhì)接觸后,宇宙中的就會憑空消失兩克物質(zhì),然后釋放出磅礴的能量,這股能量有多大呢?
根據(jù)愛因斯坦狹義相對論中的質(zhì)能方程E=MC^2,1克“反物質(zhì)”能釋放相當(dāng)于4000多萬噸TNT炸藥的能量,比當(dāng)年美國扔在日本廣島的原子彈的威力強(qiáng)2000倍。
這一切都是因為反物質(zhì)的質(zhì)能轉(zhuǎn)化率達(dá)到了100%,而核聚變的質(zhì)能轉(zhuǎn)化率只有0.4%,核裂變只有0.135%,至于我們?nèi)粘I钪械幕瘜W(xué)燃料,質(zhì)能轉(zhuǎn)化率差不多無線接近于0,因為化學(xué)燃料只是分子階段的能量轉(zhuǎn)移,遠(yuǎn)遠(yuǎn)比不上核反應(yīng),更比不上正反物質(zhì)湮滅,因此化學(xué)反應(yīng)前后質(zhì)量不變也才能行得通。
然而目前除了宇宙中存在的天然反物質(zhì)外,人工合成反物質(zhì)的難度和成本都是非常高的,因為反物質(zhì)只能在造價千億美元的加速器中產(chǎn)生,且每次產(chǎn)生的都是原子級別的反物質(zhì),比如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),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。
在這種情況下,想要制備一克反物質(zhì)就需要60多萬億美元,而且這些反物質(zhì)還不能用常規(guī)手段儲存,因為它們一旦與正常物質(zhì)發(fā)生接觸就會爆炸,所以只能用電磁陷阱來使反物質(zhì)懸浮在高度真空環(huán)境中,然后再對其進(jìn)行更深入的研究。
由于反物質(zhì)湮滅后除了能量基本什么都不會留下來,所以用反物質(zhì)來解釋通古斯大爆炸還是比較合理的,但一個懸而未決的問題是:我們的宇宙為何會有反物質(zhì)?
目前的宇宙學(xué)模型認(rèn)為,我們的宇宙起源于138.2億年前的一次大爆炸,當(dāng)時宇宙中的能量開始大批量轉(zhuǎn)為質(zhì)量,宇宙中的正物質(zhì)剛好比反物質(zhì)多一丟丟,所以造成了宇宙層面的對稱性破缺,進(jìn)而才有了如今的物質(zhì)宇宙,以及物質(zhì)構(gòu)成的我們。
在這種情況下,我們的宇宙存在反物質(zhì)幾乎是不可能的,但凡事皆有例外,天文學(xué)界認(rèn)為在宇宙中高度真空的“宇宙空洞”內(nèi),很有可能存在大量反物質(zhì),它們在幾乎不存在正常物質(zhì)的空洞內(nèi)可以長期穩(wěn)定存在,等待人類去發(fā)現(xiàn)開采。
反物質(zhì)的應(yīng)用前景有多大?
在物理學(xué)家眼里,質(zhì)能轉(zhuǎn)化率達(dá)到100%的反物質(zhì)就是宇宙中當(dāng)之無愧的終極能源,因為它已經(jīng)達(dá)到了能量釋放的極限,整個過程完全沒有質(zhì)量被浪費掉,所以一克反物質(zhì)產(chǎn)生能量就夠整個人類文明用相當(dāng)長時間。
如果用反物質(zhì)來給目前的飛船供能,那么前往5500萬公里外的火星將不需要半年,而只需要1個半月,而如果將飛船的推進(jìn)裝置從工質(zhì)推進(jìn)再轉(zhuǎn)化為輻射推進(jìn)或者電脈沖的話,反物質(zhì)飛船的速度將達(dá)到準(zhǔn)相對論水平,也就是光速的五分之一甚至更快,屆時人類文明就能真正實現(xiàn)遨游太陽系的夢想了。