反物质迷信

时间:2023-11-25 05:19:02

数十亿年前,能量凝结成了物质和反物质。在地球上,亿万年来这些能量一直被禁锢在物质中,直到人类科学家学会将其中的极小部分从化学试剂和铀原子核中释放出来。一些物质形式中的能量比较容易释放,另一些物质则较难;释放能量需要一种有效的导火索。而反物质是一种完美的导火索,只需接触就可以释放出任何物质中所有的能量。问题在于反物质很难获取,至少在地球周围非常难,所以在开发它的神奇潜力之前,我们首先需要获取它。此时我们就需要挣脱大自然的束缚了。

能量通过E =mc 2 来产生反物质的过程中,必须满足一个基本事实,即会同时产生等量的反物质和物质。如果产生的这些物质和反物质再次相遇,就会湮灭,之前的能量完全被释放出来——只要在产生过程中没有丝毫损耗的话。但是实际操作时会有很大一部分能量损耗,而且即使我们能将这个过程非常高效地完成,我们最终获得的能量也不会大于注入的能量。这种限制不在于需要多少研究或者多先进的技术:它是自然界的本性。反物质要成为一种实用的能源,前提是我们能在某处找到大量的反物质,就像找到一块油田一样。

而反物质仍然大量存在的唯一线索就是1908年的通古斯爆炸——如果相信它来自于一大块反物质撞击大气层的话。因此,我们来看看到底这次事件留下了什么证据。

地球和其他行星围绕太阳公转,各自的圆形运转轨道相互之间远远分开;除此之外,还有很多的陨石块、彗星碎片,甚至一些小行星,它们的轨道与地球轨道可能出现交叉。彗星很可能是太阳系中最古老的成员,其成分包括砂石、冰块、深度冻结的氨和甲烷,而它们很多都来自于冥王星以外的深邃太空,我们基本感觉不到。如果某个彗星沿轨道逐渐接近太阳,太阳的热量就将汽化它的冰层。由此产生的气体和灰尘会反射太阳光,使得它们能通过望远镜被观察到,甚至偶尔直接用裸眼也能看到,中国古代称之为扫把星。其明亮的头部称为彗星头。彗星的中心通常包含有1~2颗直径1英里的岩石,而彗头通常比地球还大,可以覆盖超过10万英里的直径范围。从太阳中发出的高速粒子称为太阳风,它会将彗头中的某些灰尘粒子带起来,形成彗星长长的拖尾,这就是典型彗星的样子,被古人刺绣在巴耶奥克斯挂毯上,在历史上也被描绘在各类绘画中。

彗星碎片会形成环状岩石带,其中大部分都存在于火星和土星之间的带状区域内。另外的一些则会形成太阳周围的延长拖尾,地球在公转轨道上每年都会穿过这些拖尾区域,此时碎石会撞击大气层,我们就能看到流星雨,比如每年11月12日左右的狮子座流星雨以及8月中旬的英仙座流星雨。有时,一些大的碎石会到达地面形成陨石。彗星中的大部分碎片会慢慢消散或者碰撞燃烧掉,但最大的那些碎片会持续运行更长的时间。这些熄灭的彗星头会形成一些小行星。很多这种小行星的运行轨道与地球轨道会发生交叉,而其本身岩石的直径最大可以达到1英里。

地球大约每1亿年就会遭遇一次大灾难。现在人们相信,恐龙之所以在6500万年前灭绝,源于当时一块曼哈顿城区大小的小行星撞上了地球。这颗小行星以约40公里每秒的速度接近地球,然后撞进大气层并发生燃烧,咆哮着撞上地面,地点大约在今天的尤卡坦半岛北部,它留下很多遗迹,如现在的希克苏鲁伯陨石坑。

这个陨石坑很有代表性,但并非独一无二。尺寸超过1公里的碰撞陨石坑像烧饼上的芝麻一样遍布在地球上。亚利桑那州著名的陨石坑直径超过1英里,周长超过3公里,它的形成源于3万年前一块油箱大小的岩石撞击地球。因此,地球在历史上一直有陨石撞击,证据遍布全球,那为什么通古斯爆炸会被特别的关注,认为它是反物质轰击地球的结果呢?

最显著的特点在于,如果没有目击者证明以及全球范围内记录到的地震活动和大气层扰动,或者换句话说,如果这个事件发生在更久远的时代,现在就不会留下任何永久性的记录来显示当时发生的事情。没有留下陨石坑,没有留下外太空的陨石材料;无论这个入侵者是什么,都完全消失在了空气中。这就是为何通古斯爆炸疑点重重,所有的现象都隐约显示是反物质撞上了地球,在大气层中发生了湮灭。在前面的章节中介绍过,太阳系中的反物质彗星最多能占到太阳系总量的十亿分之一,所以通古斯爆炸来源于反陨石轰击的概率非常小。但是小概率并不能证明绝对不会发生,因此我们需要提供更多的证据。既然刑侦科学能够在犯罪现场找到凶手的蛛丝马迹,那么也许能还原出一个世纪前通古斯爆炸中的很多细节。

通古斯爆炸是由于反物质撞击这种可能性,并没能像《走进科学》栏目的节目分析那样顺利得到解密。科学家们认真评估了支持和反对两方面的证据,还使用了很多反物质实验获取到的大量实验数据,比如欧洲核子研究中心的数据。

这些实验表明,当反质子和物质发生湮灭时会放出大量的γ射线和介子。除了这些主要结论之外,还发现了另外的一些重要的次级效应,即这些γ射线和介子轰击周围的材料时又会放出大量中子。因此,如果反物质在大气层中湮灭,周围的森林会受到强中子束流的轰击,这会导致树木中生成大量的放射性核素碳-14。通过研究树的年轮就可以知道每年有多少碳-14生成。科学家研究发现,通古斯地区的树木年轮在1908年并未出现异常,这就与反物质撞击假说相悖。

现在的主流结论认为,这次碰撞是源于一块彗星碎片。在彗星尾部有一个灰尘拖尾,反向指向太阳,当它早晨撞进大气层时,这个拖尾会指向西北方向,这就解释了爆炸发生后一周内在俄罗斯和西欧的夜空中出现的异常冷光,以及为什么会在美国以东消失。

致盲附近的农夫并熔化银器的辐射闪光也同样来自于彗星爆炸。初步估计,这次爆炸释放出来的能量与一次核爆相当,但空气中强大的化学爆炸会产生强烈的振动波,这些振动波到达物体后会像微波炉一样加热物体,产生通古斯地区出现的那些效应。彗星中的化学物质一旦释放,会与空气反应并继续产生能量。最终产生巨量的热和强烈的闪光,导致了农夫所经历的那些灾难时刻。破坏主要来自于冲击波,吹倒树木、引起大火、杀死动物。这次彗星爆炸应该是在大气层中就耗尽了所有能量,因此没有在地表留下残骸。产生的光、灰尘、地震都符合彗星假说:一颗彗星撞上了大气层,并在远离地表的上空熔化爆炸了。

在地球历史上,这种事件应该是屡见不鲜的,只是由于没有目击者,所以未能留下证据。我们今天能了解的只有那些真正的大家伙,它们在大气层中下落爆炸,并最终到达地球表面留下了陨石作为永久证据。通古斯爆炸威力看似惊人,但在世界历史的长河中却相对渺小。外太空中有很多彗星,偶尔我们就会撞上一颗。这种事情过去发生过,以后也还会发生。通古斯事件本身非常具有戏剧性,但是这幕大戏并不来源于生活,反物质陨石并没有在100年前的那个盛夏撞上地球,实际上也永远不会。