你认为真的有反物质存在吗?(真的有反物质宇宙存在吗？)

神中达人

中国古代的"太极"图案,象征阴阳,代表正反

     反物质：一个奇异的话题

      2002年6月31日，一个科学界关注的日子。东南大学与诺贝尔物理奖获得者、著名科学家丁肇中签署合作协议，参与AMS（Alpha Magnetic Spectrometer）—03型探测器的研究，成为目前我国唯一加入这一世界最前沿科研项目的高校。这也引起了一个引人入胜的话题：有反物质宇宙存在吗？

      从哲学角度来讲，这个问题很容易回答。我国古代的太极图似乎也暗示了它的存在，部分天文学家也认为有存在的可能，但现代天文学还拿不出令人信服的证据。否定反物质的人很多，美国宇宙学家施拉姆（Schramm）说：“大多数理论家的直觉，不存在反物质。这意味着如果你找到它，那是一个伟大的发现，证明这些理论家都是错误的。但是最大的可能是，这意味着你找不到它。”

      目前，由丁肇中主持的这项研究已有16个国家的科学家参与其中，投入的资金更是高达1000多亿美元。许多科学家表示：只要能发现宇宙反物质的存在，那么这将是当之无愧的诺贝尔奖。该探测器将于2005年发射升空并永久停留在太空，东南大学还将建立一个数据接收分析中心和培训中心作为配套项目。丁肇中认为，如果反物质确实存在，当正物质与反物质碰撞时可以产生巨大的能量。他现在所主持的“寻找宇宙中的暗物质和反物质”的研究已进行多年，目前已取得一些重要成果。“但是，从这一领域发展的历史来看，人们要有思想准备，也许我们会发现意想不到的东西，与原先想研究的东西毫无关系。”丁肇中很慎重地表示。

      从拉普拉斯大预言谈起

      天体有巨大的引力，在巨大的引力作用下，会发生各类反应，并发光发热。物极必反，拉普拉斯（P?S?Laplace）曾经大胆预言：宇宙中最大的天体有可能是看不见的。当引力随质量增大时，天体会变成一个一无所有的区域，既不发热，也不发光，现在我们称之为“黑洞”（Black Hole）。因此宇宙更多的是由不可见的暗物质或反物质组成，我们肉眼和天文仪器所能“看”到的只是以恒星或以星系形式存在的宇宙结构，这些物质只占宇宙总体的10％，90％的物质是以暗物质或其他结构形式存在。显而易见，对可见物质的巨大引力的存在表明了暗物质或反物质的存在。可是我们用光无法探测到，用红外线、紫外线和X光都无法探觅到它们的足迹。

      同样的，对应着现存的星系结构体系，有由相反的反宇宙结构体系存在吗？其实早在1898年，一位英国物理学家就提出：与物质存在一样，有一个镜像对应的反物质存在。受当时科学水平和试验条件的限制，这个反物质概念没有一点事实依据，因此在宇宙深处存在由反物质组成的宇宙恒星云只能属于纯粹意义上的假说。

      1997年科学家宣布发现了“银心反物质喷泉”极大地震撼了整个物理学界，使科学家们寻找反物质的热情一下子高涨起来。

      1998年6月3日，由丁肇中教授发起的带有全球意义的寻找宇宙反物质事件，使得这一领域一度成为全球科学家最为关注的焦点。

      制造反物质

      1928年，英国年轻的物理学家，诺贝尔奖获得者狄拉克（P?A?M?Dirac）首次预言存在反粒子。1932年，美国科学家卡尔?安德孙（C?D?Anderson）等在云雾室里研究宇宙现象过程中发现了反电子，并将其正式命名为“正电子”，狄拉克的预言得到科学实验的证实。

      狄拉克还预言了其它反粒子的存在。物理学家已先后制造出多种反粒子和反原子核。例如：1955年美国加利福尼亚州立大学伯克莱分校的物理学家张伯伦（O?Chamberlain），使用高能质子同步稳定加速器，用高能质子去轰击铜，结果便制造出了反质子。接着第二年发现了反中子，稍后又有反中微子、反介子、反超子……，其中反西格马超子是我国科学家王淦昌在10吉电子伏同步稳相质子加速器上发现的。

      有反粒子必然有反物质，但制造反物质并非易事。事实上，直到1996年初，人类才在日内瓦欧洲核子研究中心（CERN）首次成功制造一种反物质---9个反氢原子。事隔一年，美国费米(Fermi)加速实验室也成功制造了7个反氢原子……高能物理的发现激励着更多的科学家从事这项重要的基础研究。

      目前科学家们制造的反物质虽然不是很多，存在时间还不到400亿分之一秒，但是科学家们已经见到了曙光。如果反氢原子是氢原子的镜像的话，宇宙中就有可能存在反物质天体，虽然它的光谱和普通星系的光谱一样，令我们无法区分它们。自然地，茫茫宇海成为科学家寻找反物质的理想场所。

      奇妙的反物质世界

CERN的反质子收集器（AC）和反质子存储器（AA）装置

      爱因斯坦早年可能也意识到了反物质的存在，从他的研究中我们会发现一些蛛丝马迹。他曾建立了一个物质总能公式：E=√C2P2±M2C2

      根据这个公式推算，物质的总能量有正负两个值，这意味着，世界上存在负物质。我们更关心的是，有反物质世界存在吗?这不禁会使人联想到美国电影《费城实验》，其实这个实验是有生活依据的。

      1943年12月，美国海军在费城进行了一项秘密实验(The Philadelphia Experiment)，试验成功地将以艘驱逐舰及全体船员投入到另一空间。在实验过程中，实验人员启动脉冲和非脉冲器，使船只周围形成了一个巨大的磁场。随后整条船被强磁场所产生的绿色烟雾包围着，船只和船员也开始从人们的视线中消失。军方在停止实验后，却惊奇地发现他们的驱逐舰在眨眼之间已经驶到了远在470公里开外的诺福克（Norfolk）码头。这个实验令很多科学家目瞪口呆。相传，此后一些船员身上仍留有实验的反应，不论在家里，在街上，在酒吧间或饭店里，都会突然地消失又重现，让旁观者惊讶不已。

      参与这项实验的吉索普（Morris K?Jessup）博士认为，强烈的磁云能够重新排列人类和物质的分子结构，使其进入另外的时空。

      费城实验的进行在科学上具有深远的意义，它不仅证实了自然界中的确有另外的空间存在，同时也表明了将人类及装备暂时投入另一空间的可行性。

      可是要是我们找到了反物质世界，并且走了进去，那才真正发现一个奇妙的世界呢。所有的物理定律都要翻个个儿，正如科幻小说家描写的那样，在反物质世界里，力的作用恰好相反，你如想扣起反物质物体，就得把物体向下按；反物质做成的钉子，先要对准墙向外拔它，它才会钻进墙里。我们的基础理论仿佛在一夜间就变了个样，谁也不敢想像在这样的世界里究竟会发生什么或者正在发生什么。

     反物质引发的大爆炸

银河系中央，物质与反物质湮灭时产生的γ射线爆,康普顿卫星1997年摄。

通古斯大爆炸是反物质引起的吗?

      由于反物质与物质是水火不相容的，一旦它们相遇，两者便很快消失，同时释放出巨大的能量和比普通可见光强约25万倍的伽玛射线。这就为那些研究地球上神秘大爆炸的西方科学家找到了借口。

      1908年6月30日凌晨7时17分，在西伯利亚通古斯发生了一起相当于数百颗原子弹当量的爆炸，其规模之壮观使得远在伦敦的人连续两个晚上能够看到北部天空所呈现的红色，尽管科学家分别在1921年、1927年和1929年对该地区进行了多学科的联合考察，但令人失望的是，该地区没有发现任何陨石和其它坠落体的残片。

      1979年9月22日，美国的军用卫星“贝拉号”在非洲西南拍摄到了一次“强烈的大爆炸”的照片，并于1981年初再次在该地区拍摄到了这一类似“爆炸”现象。令人大惑不解的是：在此之前，只有美、苏 、英三国拥有核能力，且早在1963年三国就签署了地下核试验条约，而“贝拉号”的发射目的正在监视签约国的，那么是谁跑到如此遥远的地方进行核试验的呢?

      最近的一次发生在1984年4月29日夜间，荷兰航空公司的868班机在22时30分，日本航空公司第36次航班在23时15分左右，都在途中发现了神秘的蘑菇云，并且还伴随着强烈的白光。同一条航线上另外两架航班也目睹了这神秘的一幕。可是卫星云图则说明天气情况良好。更不可思议的是，调查表明爆炸空域受到了明显的放射污染。

      所有这一切，一些科学家都把它归结为反物质爆炸，在未找到宇宙反物质之前，谁也无法找到反驳他们的理由。

      黑洞与反物质通道

      根据广义相对论引力场方程推出：宇宙中的黑洞是连接两个分离时空区的隧道，假如反物质世界处于另一时空，那么黑洞就可能是反物质世界的通道。但对于黑洞内部我们仍然一无所知，确切地说，黑洞内部就是一个反物质世界，而远非“黑洞无毛理论”(No Hair Theorem)所说的那么简单。

      有人把反物质世界和物质世界关系用一张纸条来加以证明。取一张小纸条，完好地把两头粘连起来，试想，如果有一只蚂蚁在外表爬行，它怎样才能进入另一面呢?有两个办法：一是爬过纸带边缘；一是在纸带上打个洞。可是如果我们把纸带的一头旋转180°再粘连上，纸带的两面就变成了一面，蚂蚁只要在纸带上爬行就可以随意地出入纸带内外。如果宇宙是一个整体，我们只要进入黑洞，就可以进入反物质世界。可是至今，我们还从未听人说起曾到黑洞旅游过。

      发现银心“反物质喷泉”

      相信宇宙大爆炸(Big Bang)学说的科学家认为在宇宙产生之初会产生反物质，根据反粒子存在的事实，科学家们设想既然正反粒子是一一对应的，那么宏观宇宙世界里正反粒子应该是相等的存在才合乎情理。因为150亿年前的大爆炸产生了今天的宇宙，那次“原始大爆炸”将纯能量“分裂”为物质和反物质。

      1991年4月，美国航空航天局的“亚特兰蒂斯”号航天飞机升空，将重达17吨的巨型高能Computon(康普顿)伽玛射线天文台送入太空轨道，为人类寻找宇宙反物质开创了新纪元。

      基于观测结果，美国的一些著名大学和实验室普遍公认在银河系中心可能存在黑洞，这种推测的一个重要依据就是银河系中心的一个X和r射线源。1996年12月2日，美国大学太空研究协会的科学家克来莎、口维列奥图和她的同事通过分析来自该卫星的数据再次证实了这一发现。

      观测数据表明该辐射源不仅可以发出高能X射线和低能r射线，而且这个辐射源呈现频繁爆发状态，且有不停减弱趋势。这一天体为什么会发出r射线的原因虽然不清楚，但是科学家们猜想它可能与反物质和物质的“湮灭”有关。

      后来，中外科学家用不同的方法绘出了射线分布的图像，表明银河系中心存在“反物质喷泉”，这不仅使天体物理学家改变了过去他们认为银河系形状为盘形的观点，而且更为重要的是，它提供了研究银河系和其它星系及到整个宇宙形成和演化等基本进程的新视角；它也是人类探索大自然的一个重要的里程碑，标志着反物质的探索向前迈进了一大步。

      2000年6月4日，康普顿伽玛射线天文卫星因陀螺仪故障而被科学家实施了“安乐死”，坠毁在太平洋。其时，该卫星已经超期服役了4年。

      反物质探测一波三折

反物质探测器

      因为信奉大爆炸理论，所以丁肇中成了寻找宇宙反物质的最坚定的倡导者与支持者。丁肇中说，对反物质的研究是基于宇宙是由大爆炸来的理论，运用阿尔法磁谱仪就是为了寻找由反物质组成的宇宙。由于物质和反物质在大气中互相湮灭，在地面上无法观察到，所以必须将仪器送上外太空。

      1983年，丁肇中在中国科学院见到了一种很先进的磁体，首次萌发了把永久磁铁放入太空进行反物质实验的想法。

      1995年11月丁肇中在北京与中国航天总公司总经理刘纪原商讨研制和发射探索反物质的实验装置。丁肇中还把这一想法同时提交给美国有关部门，美国航空航天局在论证后很快与丁肇中教授签订了合同。在丁肇中的主持与努力下，该计划逐渐演变成得到美国、中国、俄罗斯、英国、芬兰、日本等十六个国家和地区37个科研机构参加的大型国际空间合作项目。它的科学使命是寻找宇宙中的反物质和暗物质，并对宇宙中各种同位素的相对精度和高能子光子进行精确的测量。

      1998年6月3日由中美等国家共同研制的“阿尔法磁谱仪”在美国肯尼迪航天中心由“发现号”航天飞机送入太空。美国方面还把国防部原订的“发现号”卫星座位换给了重达3.5吨的反物质实验装置。AMS—01型太空探测器在“发现号” 航天飞机上进行了两周的试验，探测到了许多未知粒子，引起全球科学家的极大兴趣。但是，搜索反物质的试验尚无结果。此后又发射了AMS—02型探测器，但在寻找宇宙反物质方面仍然没有取得进展。

      AMS—03型太空探测器将于2005年再次由航天飞机运送上天，并长期放置在国际空间站里。这将是第一个在国际空间站中进行的科学试验，而且很可能是未来相当长一段时间里，唯一一个在该空间站里进行的科学试验。

      丁肇中透露，再次上天的阿尔法磁谱仪中，原来的核心部件永磁体将由超导磁铁代替，这将大大提高仪器的探测能力。超导技术运用于空间实验是高科技发展的新体现，不久以前，这还被认为是不可能的。

      从1998年发射第一个探测装置起，一些必须的设备已被送到距离地球460公里太空进行组装，目前部分设备已经发射和安装到位。“届时空间站将成为除了月亮和水星之外，晚上可以用肉眼看见的最亮的东西。”丁肇中说，“它对物理学以及对整个自然科学和人类社会的影响也是不言而喻的。”

      中外科学家们期待着能用AMS—03来回答反物质这个极富挑战性的话题。

      神秘粒子是反物质吗？

      2000年5月1日，意大利和中国的一个科学研究小组经过8年的实验，宣布发现了一种可以穿越人脑、大地、墙壁……穿越任何物质而不留痕迹的神秘物质，并公布了实验结果，引起了学术界的轰动。

      实验的初步结果是，这种物质粒子偶尔碰撞碘化钠晶体中的原子核时发出的微弱光线，并据此推算这种物质很重，他的粒子重量至少是质子的50倍。美国南卡来罗纳大学的物理学家弗兰克说，它是人们寻找已久的反物质吗？如果这一发现属实，无疑是具有诺贝尔奖水平的。

      这种神秘物质的存在非常有力地支持宇宙大爆炸理论——所有星星正在离我们远去，原因是宇宙正在爆炸的状态中。此外它还支持了超对称粒子模型——物质有“阴阳两界”，而且两界中的物质一一对应，我们已知的世界是由正物质组成的，但是还有与它对应的反物质。

      这个研究小组的中方首席科学家戴长江研究员说，当不明物质的粒子穿过这种晶体上亿次时，会偶尔有一两个粒子与组成晶体的原子核发生碰撞，然后会发出微弱的光线。通过光电倍增管的转换，光信号被转换成电信号并被扩大，它的波形就能在仪器上看到了。

      从这个实验公布至今，还没有哪一位科学家宣称重复了这个实验，因而这种神秘粒子又将成为科学史上的一桩悬案。

      类星体能量来源之谜

      在宇宙中有一种奇怪的天体叫做类星体，它释放的能量高达1045尔格/秒，比银河系所有恒星释放的总能量还要多得多，但它的体积却很小(直径不到1光年)。打个比方，假如在银心有一个类星体，那么地球则早在它的烈焰中化为灰烬了。目前我们知道恒星的能量来源是氢核反应，可是什么样的反应才能像类星体那样剧烈呢，这唯一的解释是反物质的湮灭反应。

      热衷于反物质的科学家不仅认为反物质是人类的最终能源，而且还认为反物质是宇宙航行最理想的燃料。因为在漫长的宇宙飞行中，宇宙飞行器有限的燃料舱中，难以储存数量巨大的常规燃料，但只要有针尖一点儿反物质，其能量就可以把宇宙飞船送上火星。

      宇宙的起源与反物质

      我们探讨自身起源的同时也在探讨宇宙的起源。反物质将会为宇宙起源提供什么样的线索，我们不知道。我们只知道，宇宙是无中生有，“无”是否就是真空，我们也不知道。真空又是什么，真空是没有物质的“态”，但真空仍然有作用，这种作用是通过虚粒子对的产生和湮灭而表现的，我们称之为“真空涨落”。

      诺贝尔奖获得者，世界著名物理学家李政道猜测：如果真空可以被激发，发生像原始大爆炸一样的作用，我们就可以通过激发真空来研究反物质的产生和消失。所以从某种程度上说，宇宙、真空和反物质是有其统一的一面的。李政道还认为，相对论性凝聚态的真空涨落中可能存在磁单极子和反磁单极子。

      结束语

      人类社会发展到今天，我们决不可以说我们已经懂得了许多，我们贫乏的知识使得自称为大师的科学家们在大自然面前相形见绌。也许对反物质的研究将引发人类历史上一场最伟大的思想变革运动。我们希望反物质存在，并不是说反物质一定存在。尽管“银心反物质喷泉”是对“现象”的认识，而不是对反物质存在的证明，但至少我们得坦承：神话永远不可能成为科学，但科学有时听起来就像神话。




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反物质是物质的镜像。物质由原子组成,原子又由质子、中子和电子组成。质子带正电,电子带...通常物质中没有发现过反物质,即使在实验条件下,反质子也一瞬即逝。

当你照镜子时，看一看在镜子中的那个你，如果那个镜子里的家伙真的存在，并出现在你的面前，会怎么样呢？

科学家们已经考虑过这个问题，他们把镜子中的那个你叫做“反你”。他们甚至想象很远的地方有一个和我们现在的世界很象的世界，或者说是我们的世界在镜子里的像。它将是一个由反恒星、反房子、反食物等所有的反物质构成的反世界。但是反物质是什么，这一切又可能是真实的吗？

对于“反物质是什么”这个问题，并没有恶作剧的意味。反物质正如你所想象的样子——是一般物质的对立面，而一般物质就是构成宇宙的主要部分。直到最近，宇宙中反物质的存在还被认为是理论上的。在1928年，英国物理学家PaulA.M.Dirac修改了爱因斯坦著名的质能方程（E=mc2）。Dirac说爱因斯坦在质能方程中并没有考虑“m”——质量——除了正的属性外还有负属性。Dirac的方程（E=+或者-mc2）允许宇宙中存在反粒子。而且科学家们也已经证明了几种反粒子的存在。这些反粒子，顾名思义，是一般物质的镜像。每种反粒子和与它相应的粒子有相同的质量，但是电荷相反。以下是20世纪发现的一些反粒子。

正电子——带有一个负电荷而不是带有一个正电荷的电子。由CarlAnderson在1932年发现，正电子是反物质存在的第一个证据。 反核子——带有一个负电荷而不是通常带有一个正电荷的核子。由研究者们在1955年的伯克利质子加速器上产生了一个反质子。

反原子——正电子和反质子组合在一起，由CERN的科学家制造出第一个反质子（CERN是欧洲核子研究中心的简称）。共制造了九个反氢原子，每一个的生命只有40纳秒。到1998年CERN的研究者把反氢原子的产量增加到了每小时2000个。当反物质和物质相遇的时候，这些等价但是相反的粒子碰撞产生爆炸，放射出纯的射线，这些射线以光速穿过爆炸点。这些产生爆炸的粒子被完全消灭，只留下其它亚原子粒子。物质和反物质相遇所产生的爆炸把两种粒子的质量转换成能量。科学家们相信这种方法产生的能量比任何其它推进方法产生的能量强的多。 所以，为什么我们不能建一个物质——反物质反应机呢？建造反物质推进机的困难之处在于宇宙中反物质的缺乏。如果宇宙中存在相等数量的物质和反物质，我们将可能看到围绕我们的这些反应。既然我们的周围并不存在反物质，我们也不会看到物质和反物质碰撞所产生的光。

在大爆炸产生时粒子数超过反粒子数是可能的。如上所述，粒子和反粒子的碰撞把两者都破坏掉了。并且因为开始的时候有更多的粒子存在，所以现在的粒子是所有留下来的那些。今天在我们的宇宙中可能已经没有留下任何天然的反粒子。但是，在1977年科学家们发现在银河系中心附近有一个可能的反物质源。如果那个地方真的存在，也意味着存在天然的反物质，所以我们将不再需要制造反物质。

但是目前，我们将不得不创造我们自己的反物质。幸运的是，通过使用高能粒子对撞机（也叫做离子加速器）这种技术制造反物质是可行的。离子加速器，象CERN，是沿很强的环绕的超磁场排列的一些巨大的隧道，超磁场可以使原子以接近光速的速度推进。当原子通过加速器出来时，它轰击目标，创造出粒子。这些粒子中的一些就是用磁场分离的反粒子。这些高能离子加速器每年只能产生几个毫微克的反核子。一毫微克是一克的十亿分之一。所有一年之内在CERN产生的反核子只够一个100瓦的电灯泡亮3秒钟。如果要用反核子进行星际旅行将需要消耗几吨才能实现。

paku

投票的好象是我们3人:loveliness:

sundamxxxx

这东西不好说啊！毕竟我们没看到过，只不过是在猜测而已！不过应该有吧！有正必有反

霜叶

科学家说什么会实现，那么８０％它就会实现；
科学家说什么不会实现，那么８０％它一定会出现．

随心

应该是存在反物质的