万世之初,空无一物,“虚空的表面只有黑暗”。突然间发生了能量爆炸:“让这里有光,于是就有了光”,虽然我不知道能量从何而来。
我只知道接下来发生的事情:能量凝聚成物质以及它的神秘反面——反物质,达到一种完美的均衡。我们见惯了普通的物质,它们构成空气、岩石以及各种生物。但我们却不那么了解物质的忠实反面,它同物质在所有方面都完全一致,只是其中原子内部深处的一切都是相反的。这就是反物质——物质的对立面。
现在,反物质并不是普遍存在的——至少在地球上是这样——它在宇宙中莫名其妙地消失了。但是它的存在是毋庸置疑的,因为现代科学家已经成功地制造出了少量的反物质。
一旦反物质与物质相接触,在电光火石之间就会相互湮灭,并且释放出禁锢了数亿年的所有能量。因此,反物质被认为是新世纪的一项前沿技术,可以作为一种完美的能源。当然,它这种可以消灭物质于无形的潜力,更使得它可以作为一种具有巨大杀伤力的终极武器。
至少这种武器论在文学界和网络上甚嚣尘上,甚至美国空军也持相似观点。那么,反物质真的是这样吗?
反物质:真实或者虚幻
……
无坚不摧的力遇到坚不可摧的体——这是一种无限的概念:当两个无限相比较时,哲学家们对这种悖论也十分恼火,只能说:“我的无限比你的无限更大”。然而,这里用来比较的东西是其他的物质,准确地说是所谓的反物质。科幻小说作家对反物质可谓青睐有加,认为它是一种真实存在,而其中的内涵妙不可言。
反物质是物质的一种奇怪的颠倒影像,就像我们所说的半斤八两,只是其中的左变成了右,而正变成了负。就像铸件取出之后模具依然存在,反物质和物质就是实体的阴阳两面。当海边的孩童在坚固的沙滩上挖洞取沙,堆砌成美丽的沙堡,这个沙堡就象征着物质,而沙滩上留下的沙洞象征着反物质。
假设,一个物质存在突然遇到了反物质的自己,它们的参数是完全互补的,最终会相互协调然后消亡。反物质的魅力就在于,它会在一瞬间摧毁物质。反物质顾名思义,真的可以“反”物质。
在80年前,反物质理论被第一次提出。而在75年前,第一个反物质被发现了,那就是“正电子”。
值得庆幸的是,反物质极其罕见,在现实中几乎不存在,而微量的反物质摧毁物质时,反物质本身也被摧毁了。所以我们今天还快乐地生活在这地球上。人们发现的首个反物质,只是摧毁了一个原子里的某个电子而已。我们所见的整个宇宙之中,通常存在的都是物质而非反物质。看起来,反物质似乎在大爆炸初期就被消灭掉了。经过长期的物质与反物质的湮灭之后,剩下的残余部分才形成了今天的物质宇宙。而湮灭的结果就是之后140亿年中遍布宇宙的电磁辐射和“微波本底辐射”。坏女巫死了,物质获胜了;在物质和反物质这两种势均力敌的无限之中,物质的无限更大。
但要是有些反物质逃过一劫,在宇宙的某个角落里潜伏着,又恰恰被在宇宙中漫游的我们遇到了;抑或是宇宙射线鬼使神差地又形成了一些反物质:会发生什么事情呢?一辆卡车大小的反物质,其爆炸威力足以使整个世界动摇。如果真的发生了,反物质就成了我父亲那个问题的真实例子,但是还好它不会扩散,虽然我曾经一度非常担心它有这种能力。反物质确实会摧毁物质,但代价是同时摧毁自己;就像癌细胞,杀死了宿主之后自己也会死亡。我们世界中任何物质的湮灭,都会对应着相同量反物质的消失。湮灭的结果可能是一束射线,也许是伽马射线,从湮灭处以光速向外发射,而反物质的威胁就此解除了。这就是为什么没有反物质存留——至少我们周围没有——的原因:所有的反物质都被摧毁了,获胜的是物质一方。
所以反物质并不是一个恐怖版本的“九号冰(ice-nine)”,这种冰来自库特·冯尼古特(Kurt?Vonnegut)的小说《猫的摇篮》(Cat’sCradle),是一种水的形态,它会将遇到的所有液体变成凝冻的固态。小说中它能够首先作用于一个小水坑,接着是小溪、河流,最后将整个世界的海洋都凝冻成“一个巨大的果冻”。而反物质的作用范围是有限的。虽然如此,它会摧毁所接触的任何物质,爆炸释放出的能量远超出我们现有的任何东西。
反物质会撞上地球吗
如果在宇宙的某个角落存在着反物质,那么你可能会想,某天它会不会撞上地球。如果在地球的40亿年历史中,曾经有反物质撞上过,那么所有的迹象都应该已经消失了。陨石落下会有陨石坑,其中还能找到一些外星物质;但是反物质不行,它会在一瞬间消失掉。
反物质来袭的唯一证据只能是其发生的巨大爆炸,但最近的几百万年以来似乎没有发现这种证据。然而,仅仅在一百多年前的1908年6月,发生了一件人类至今无法完全解释的事情,其被反物质爱好者们称为是外星反物质碰撞地球的最近的例子。
在莫斯科以东约1000英里处,北至北冰洋,南至蒙古,从乌拉尔到满洲里,是一片广袤的荒野之地,面积比整个西欧还大。这片遥远大陆的心脏地带是一条隐蔽的河谷——通古斯河,由通古斯人命名。
通古斯人是一个小族群,主要靠狩猎熊和鹿以及夏季放牧驯鹿为生。1908年6月30日,天空晴好,万里无云。早上8时,农民色梅洛夫正坐在他家的走廊上,突然天空中发生了一场巨大的爆炸。后来他告诉科学家,爆炸形成的火球光亮甚至盖过了太阳,而且又是如此炙热以至于他的衣服“几乎要贴着皮肤燃烧起来”,还将他邻居家的银器熔化了。更异常的是,经过科学家之后的调查,这次爆炸发生在距色梅洛夫约60公里之外。另一个农民利奇说,有一个巨大的火球“摧毁了森林、驯鹿和所有其他动物”。当他和邻居们跑去勘查时,发现驯鹿的一些肢体烧焦了,而其他部分居然完全不见了。
这个炫目的火球在几秒钟之间从东南部移动到了西北部。世界各处都探测到了其引发的震波,空气中的压力波传遍了整个俄罗斯和欧洲。在700公里以外都能看到这次爆炸,其引起的烟尘弥漫在空中,甚至导致太阳光散射到地球的另一面。在约1/4个地球周长之外的伦敦,半夜的天空变得像傍晚一样明亮,而白天则提前来临了。如果这次爆炸发生在美国的芝加哥上空,其光亮可以传播到田纳西、宾夕法尼亚以及多伦多,而发出的声音可以传到东海岸,而向南可以传到亚特兰大,向西可以传到落基山脉。直到两个月后,一切才基本恢复正常。
外太空的某种东西撞上了大气层。之前也发生过类似的事情,亚利桑那州的陨石坑可以证明这一点,它源自一块岩石——准确的说是一颗小行星撞上了地球。然而,著名的通古斯事件却不同,这种不同在其后数年被发掘出来。1927年,捷克斯洛伐克科学家库里克带领首个探险队进入了这片区域。如果这是一个太阳系的陨石碰撞事件,那么地面上应该有一些陨石掉下的痕迹。但是,现场没有发现任何陨石坑。他们发现,爆炸点的下方是一片巨大的沼泽平原,就像是有1000台推土机瞬间清理了上面的森林,形成了如同伦敦大小的一片平整的地基,而地基的周围是一个环形的炭化的树木群。在炭化群之外,树木像火柴棍一样地散开倒下,应该是被剧烈的飓风似的冲击波刮倒了。该地的生命体完全被摧毁,之后约1/4个世纪一直没能恢复。在此之后,人们曾将当地的土壤挖掘了超过30米深,但是没有找到任何陨石,也没有发现任何陨石落下来的证据。
那些当天撞上地球的东西,都在这薄薄的空气层中消失了。1965年,由一位物理学家、一位化学家、一位地质学家组成的三人小组检查了所有的证据,试图一劳永逸地判定当时到底发生了什么。他们找到了幸存的一些树木,其姿势很好地显示了当时冲击波袭来的轨迹。他们通过这些推算出了风的强度;同时核证,使得能让这些树木燃烧所需要的能量也被计算出来。根据记录,他们还发现地磁场被干扰了,而地震仪也记录下了其引发的地震强度。
他们拿到了爆炸当时的闪光强度和持续时间的报告,并将其引入计算模型之中。通过推算,这次爆炸在数秒之内释放了约1000万亿焦耳的能量,和整个英国一小时消耗的能源量相当,几乎等同于一次核爆炸。
当然,有人怀疑这次事件本身就是一次人为的核爆炸实验,但在1908年时,很多众所周知的核科学家还没有出生呢。如果真的是物质的内核发生了爆炸,那么必须有一些自然的诱因才行。通过分析爆炸得到的初步证据以及爆炸区域物质的神奇消失现象,和一种假设非常一致:罪魁祸首是一个反物质,其形态大约是1米见方的一块反岩石,它摧毁了包括原子核在内的一些东西。之后的内容中,在我们知道了反物质的一些性质后,我会再次重新审视这些证据。
……
展开
——约翰·格里宾 BBC《焦点》杂志
对于那些希望了解有形世界的另一面的人来说,这本书清晰地描绘出了那一方奇异的境界。
——《月球与行星信息公告》