科学家证实 反物质也会受到地球引力影响 爱因斯坦又对了

对于人类文明来说,能源一直是关乎生存和发展的关键问题。在科学家们的眼中,可控核聚变一度被誉为终极能源,然而,其质能转化率却相对较低,仅为0.7%。相较之下,反物质的转化率达到了100%。这引发了物理学家们的兴趣,将反物质视为真正的终极能源。它能够将物质完全转化为能量,充分释放出爱因斯坦的质能公式的潜力。在与反物质相比,可控核聚变就如同一根蜡烛。因此,科幻作品中常常将反物质用作强大的炸弹或飞船的能源来源。

现实遗憾的是,目前的人类文明还没有足够的能力来生产和应用反物质。在目前的情况下,只有粒子对撞机等高能实验设备才能制备极少量的反物质粒子,而生产一克反物质的成本高达60万亿美元。因此,可以预见的未来,反物质不太可能成为能源的选择。

尽管如此,对反物质的研究仍然在持续进行。不久前,《自然》杂志发表了一篇关于反物质领域的文章,物理学家们在其中验证了爱因斯坦的理论,进一步确认了反物质同样受到引力的影响,而并没有出现所谓的“反引力”。

研究人员观测到了一些反物质粒子的自由落体运动,从而证明反物质与正常物质一样,同样受到地球引力的影响。它们的唯一不同在于电荷相反。在我们日常生活中的物质主要由负电子或正质子组成,而反物质则由正电子或负质子组成。当它们相遇时,会瞬间湮灭并释放出能量。因此,制备反物质需要利用电磁力。

实际上,反物质背后还隐藏着一个宇宙之谜。根据大爆炸宇宙模型,宇宙在138亿年前爆炸时,应该产生了与反物质等量的物质,理论上,这两者应该完全湮灭,以能量形式释放出来。然而,事实却是我们的宇宙中保留了一部分正物质,这些正物质随后形成了星系和地球。这个宇宙大爆炸后正物质和反物质的不均衡被称为对称性破缺。至今,为什么正物质得以留存仍然是一个未解之谜。一些科学家甚至提出,在大爆炸瞬间,可能形成了一个反物质宇宙,从他们的角度看,我们才是反物质。

这次的实验证明,反物质粒子,即反氢原子,在地球引力下的加速度与普通物质一致,这意味着宇宙中存在的反物质同样会受到其他天体的引力影响,而不会产生反引力等奇异现象。

在可预见的未来,关于反物质的开发和应用将成为现实,因为它的能量密度极高,属于质能转化的最高水平。宇宙中也不会有比正反物质湮灭所释放的能量更强大的能源。因此,如果未来的人类文明能够制备反物质,仅需极少量的反物质能量,就可以将飞船从地球飞往火星。

我们必须认识到,在地球上爆炸半吨反物质将动摇地球的深层地质结构,甚至可能导致整个地球的解体。因此,反物质的开发和应用与其风险同样重大,就像我们今天在开发核能的同时必须谨慎防范核灾难一样。反物质,既是未来的希望,也是伴随着巨大挑战的未知领域。

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