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?