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“镜子里的世界”能找到吗?
2006-08-18 10:16:25  来源:科技日报  【字号

  如果有一天当你正在顾影自怜时,镜子里的那个家伙突然出现在你的面前,你会怎么样呢?再扩大些,我们看到的花草树木、山川河流、城市、乃至整个世界,是不是也存在一个完全相反的如同像镜子里一样的世界呢?如果有的话,它又在哪里?如果正反两个世界相遇又会发生什么?……

  科学家也在寻找这样的答案。只不过他们的考虑更严谨一些,他们的探求也更科学一些。世界著名物理学家、诺贝尔奖金获得者丁肇中先生及其由全世界16个国家、600多个科学家组成的超级探索队正致力于一个被称为“AMS”的空前伟大的实验———在茫茫太空中搜寻那个未曾谋面的“镜子里的世界”。

何为镜子里的世界?

  所谓“镜子里的世界”,就是看起来没什么不同,但物质特性却完全相反的这样一种存在,科学家把这种奇特的物质称为“反物质”。上过中学物理课的人们知道,物质是由原子组成的,原子又是由带正电的质子、带负电的电子和不带电而有一定磁性的中子组成的。所谓反物质,就应该由包含带负电的质子、带正电的电子,以及磁性正好与前面所说的中子相反的“中子”组成。

  如果正负电荷具有完全对称性,宇宙里的物质具有完全对称性,既然存在地球这样的星球,是不是也会有另一个和地球完全相反的星球呢?根据宇宙大爆炸的学说,科学家们进一步推测,150亿年前宇宙诞生时所产生了大体相等的物质和反物质,我们所在地球或者太阳系很可能只是宇宙中物质存在的一种,另一种星球是由带负电的质子、带正电的电子以及与中子磁性相反的反中子来组成的,可以组成与正物质相对称的“反星球”、“反银河”,甚至还有“反人”存在。如果是这样,那么现在这些“镜子里的世界”在哪里?

另一个世界存在吗?

  关于另一个世界的争论主要有两种,一种解释是说“在宇宙的某些地方存在着由反物质组成的星系”;还有一种解释是说“宇宙诞生时产生的物质比反物质多了一点,物质与反物质相互湮灭后,剩下的物质就构成了现在的宇宙”。那么另一个世界是否存在呢?

  尽管科学家们在实验室中已经发现了一些反粒子,并且于1995年制成了世界上第一批反物质———平均寿命仅为30纳秒(一亿分之三秒)的反氢原子,可是我们在自然界中却难以发现反粒子的踪影,更谈不上由反粒子组成的反物质了,这到底是为什么呢?

  科学家们给了人们一个答案:从原子和反原子的本性出发,当粒子和反粒子相遇时,正负相抵,就会“湮没”,进而化为“光”弥散到空间。我们的银河系完全是由普通物质构成的,所以一旦制造出一个反粒子,不管是在实验室里还是在星球内部,在它遇到一个粒子并湮灭以前只能存在短短的一瞬间,由此我们不难解释为什么在我们的世界难以找寻到反物质的踪影了:反粒子都是从宇宙射线获得的,而宇宙射线要到达地球,首先要穿过厚达3000千米———4000千米的大气层,所以射线中的绝大部分反粒子在到达地球前都已与大气层中的粒子相遇而“湮灭”了。尽管目前有足够的技术产生“反电子”和“反质子”,并且可以在较长的时间内保存这些反粒子,还可以用它们与电子或质子相碰撞,但是却还未能像一般物质中的电子和质子那样,把“反电子”和“反质子”结合起来组成“反物质”。

  在人类所触及到的空间中,并未发现反世界存在,这对于人类来说应该是既幸运又不幸的事。幸运的是我们可以躲过与“镜子里的我们”相遇而灰飞烟灭的结果,不幸的是我们的种种假设、我们对宇宙的探知、我们对未来的掌握却遭遇到了难题。既然我们无法在地球上进行我们的寻找,是不是可以把我们的视野扩大到更遥远的太空呢?

当正反的“我们”相遇会怎样?

  这个仅仅存在于人们推测中的神秘的“镜子里的世界”,为什么会吸引人们千辛万苦的去寻找它?它的存在与否到底会给人类带来什么呢?

  科学家为我们描述了这样一幅场景:如果有一天,你面对一块完全由反物质做成的“反蛋糕”,尽管可能与我们常吃的蛋糕有相同的美味,但你千万不要去尝它,因为由物质构成的我们,与反物质相遇马上就会触发比最强烈的氢弹还要猛烈得多的爆炸,会同时放出巨大的能量和比普通可见光强25万倍的伽马射线,这个反应是现在人类已经知道的最充分的一种反应,被称为“湮灭”反应。因此,我们被郑重地告知,即使有来自太空中的“镜子里的我们”来到面前,也千万不要想着去和他们握手。1908年,在中西伯利亚发生了著名的通古斯大爆炸,居民们看见一个巨大的天体从天而降,随着阵阵巨响,一团巨大的蘑菇云腾空而起,方圆数十公里的森林被烧毁,人畜死伤无数,并且随后北半球的广大地区连续出现白夜现象。关于这次爆炸的原因有种种猜测,其中之一就是由于天外飞来一块由反物质组成的陨石与正物质在通古斯河上空结合,放出大量能量而造成的。

通古斯大爆炸资料图

【责任编辑:姜润辉】

 
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