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小溪:科学家找不到反物质----为反物质正名
(博讯2004年7月05日)
    (作者:小溪) 诺贝尔奖得主丁肇中正主持一个由欧、美、中国100科学家组成的反物质世界探测小组,试图从外太空寻找反物质,从而探索宇宙中是否存在反物质天体和星系。 欧洲核子研究中心正在执行一项耗费60亿美元的实验室制造反物质的计划。本文试图说明他们的工作是没有前途的。进而为反物质正名, 论证在三维物质宇宙空间找不到反物质和“反物质”。(反物质指上述科学家们制造和寻找的反氢原子,反氦原子。“反物质”指真正与物质对立统一的非物质。

     用“人工受精”方式制造反氢原子 高能物理学家们试图在实验室里制造反物质。1995年欧洲核子研究中心的科学家在世界上制成了第一批反物质--反氢原子(由一个反质子即负质子,和一个反电子即正电子构成),在累计15小时的实验中,他们共记录到9个反氢原子存在的证据。由于这些反氢原子处在正物质的包围之下,因此它们的寿命极短,平均一亿分之三秒(30纳秒)。欧洲核子研究中心2000年8月建成反质子减速器,周长188米,耗资1150万美元,用以制造反物质。欧洲核子中心正在建设世界上最大的原子加速器--强子对撞机。这一对撞机得到欧洲国家和美国、日本、俄罗斯等国家的支持,预计将于2005年全面建成,估计耗资60亿美元。 (博讯 boxun.com)

     产生反质子和反电子不太难,难在合成反原子。我們看看合成一個最簡單的元素氫的反原子有多難。先用反质子减速器将接近光速的反质子减速到光速的十分之一。然后利用电磁场陷阱将反质子束缚在悬空的跑道里,以免碰到容器(正质子负电子)发生湮灭消失。进一步将其减速到光速的百万分之几。科学家们将来自反质子减速器的每个束团约1万个反质子捕获并减速或“冷却”。另一方面,将它们与大约7500万冷正电子进行混合,从而合成反氢原子,平均每秒产生几个反原子。 到2002年10月,实验共产生5万个反氢原子。 这一切都是在精心设计的复杂的高强磁场控制下实现的,不能让产生出来的反原子接触到普通物质原子,一旦接触立即湮灭。所以制造出来的反氢原子的储存费用是世界上最高的。5万个反氢原子有多少?不到一立方厘米体积的亿亿分之一。那就是是说,价值60亿美元的目前世界上最先进的反物质制造设备要造出一立方厘米反氢原子气体需要工作若干万年! 那种“利用反物質与正物质碰撞湮灭产生巨大能量实现航天飞行”的想象,永远是科幻。

     解释一下。科学家们制造反氢原子的方式,好比“人工受精”。先制造出一批“卵子”(反质子),因其速度接近光速,为了减速,让他们进入几百公尺甚至上英里长的环形管道,管道周围布满特殊设计的磁铁,以磁场迫使其减速直到汽车在公路上行进的速度,并保持悬空不接触管壁。将一万个“卵子”(反质子)送入“阴道”,那是一个装有7500万个“精子”(正电子)的环形容器,当然也有特殊磁场控制使其悬空。 这一万个“卵子”(反质子)在环形容器内跑道上奔跑,跑道上充满了“精子”(正电子)达7500万之多,极少数“精子”(正电子)偶然撞到“卵子”(反质子)且其能级正好与与氢原子的1s 电子壳层匹配,才能结合在一起形成一个反氢原子。尽管 “卵子”(反质子)有一万个之多,“精子”(正电子)有7500万之多,每秒钟才能配对形成几个反氢原子,这“受精”效率非常之低。不过比起早期(1995年)13个小时才配对成9个反氢原子,而且寿命仅仅一亿分之三秒,已经改进很多了。

     氢原子还仅仅是物质世界100多种元素中最简单的元素(只有一个质子和一个电子)。制造反氢原子就这么困难,要人工制造100多种元素的反物质,从而组成由反物质构成世界,这可能吗?我们看看除氢元素外最简单的元素氦,看看是否可能制造出反氦原子。

     制造反氦原子必须用“微观手术”,不可能

    相对而言,反氢原子容易制造,其原子核只需一个反质子(无需反中子),与一个正电子结合即成。其他元素的反原子制造有本质的不同。反氦原子需要两个反质子、两个反中子和两个正电子。用上述“人工授精”方法,即使把一万个反中子也加进去,十万年也造不出一个反氦原子。 因为2个反质子都带负电,同性相斥,如何把“冷却”下来的每2个反质子与两个反中子合并压缩成为一个反氦原子核? 又如何把2个正电子安排到他们各自正确的轨道上去?两个正电子必须在围绕反氦原子核确定距离的同一球面上各自沿不同轨道高速旋转,永远不能相遇碰撞,这比让两个完全相同的地球沿着大小形状相同的椭圆轨道(但不在同一平面上)围绕太阳旋转,永远不许他们相碰撞,还更困难。而且,这样的“微观手术”是绝对做不成的,物理学上的“测不准原理”规定,微观粒子的位置和速度无法同时测定。测得速度就不知道它的精确位置在哪里,测准其位置就无法知道它在那一点的速度。 对自然形成的物质微观粒子进行速度和位置的测试尚且绝不可能,又怎能捉两个正电子,给与他们正确的速度放到正确的轨道位置?由于测不准原理的限制,这样的“微观手术”是永远无法实现的。

     换句话说,反氦原子是永远制造不出来的。 反氦原子无法制造,其他100多种元素的原子多于2个质子2个中子2个电子,其反原子就更无法实现了。所以,我可以断定,实验室制造反物质的工作,从反氢原子开始,也必将在反氢原子结束,必定造不出第二种反原子。物质世界由103种元素构成。反物质世界相应的应由103种元素的反原子组成。只能造出其中一种元素氢的反原子,而且一万年也造不出手指头这么大一团反氢原子气体,还必须保存在巨大的磁场陷阱设备里。想想看,实验室制造反物质能有什么前途?科学家们能够造出反氢原子,是伟大的,是他们的高度智慧加上先进设备的产物,的确难能可贵,但是,他们的路已经走到头了!就算能提高效率若干万倍,工作一年能产生出一升反氢原子气体,又有多大科学价值?更没有实用价值。

     到外太空寻找反物质,不可能

     另外一批一流科学家显得更“聪明”些,他们正在利用最先进的太空望远镜、精密仪器和宇航技术从外太空寻找反物质甚至反物质构成的星体、星系。1998年6月2日,美国“发现”号航天飞机携带阿尔法磁谱仪发射升空。这一核心部分是由中国科学家制造的仪器,是当代最先进的粒子物理传感仪,目的是去太空寻找反物质。阿尔法磁谱仪这次随“发现”号上天,没有发现反物质。 诺贝尔奖得主丁肇中正主持一个由欧、美、中国100科学家组成的反物质世界探测小组,研制了反物质频谱仪以检测反物质粒子(AMS计划)。由于在地球上观测宇宙射线偶尔得到的反物质粒子,最大可能是宇宙射线进入大气层发生二次碰撞产生的(类似于科学家们在实验室得到的反氢原子。)不是来自外太空。为免此弊端,丁肇中设想把探测设备送到大气层外面的太空站工作三到五年,直接捕获来自外太空的反物质粒子。据说,来自本星系以外的100亿个宇宙射线粒子中才有一个反物质粒子。 他能成功吗? 我预测他也许能检测到极少量的反物质粒子,如同实验室结果那样,毫不奇怪,但是,第一,他探测到的反粒子很可能只是宇宙射线在太空中二次碰撞、三次碰撞甚至N 次碰撞的产物,并非真正来自反物质星体。太空站离地球即使几千、几万公里,在宇宙空间也几乎是个无限小的距离,在那几十光年几百光年几千光年几万光年。。。乃至地球人观测可及的3000万光年的路程上,并不是真空,即使每立方米只有一个物质粒子,宇宙射线粒子也非常可能与空间的稀薄粒子气发生碰撞而产生二次粒子,三次粒子。。。。N次粒子,其中必不能排除可能有反粒子。 第二,他无法用物理实验探测到反物质世界。而丁肇中的AMS 计划只期望找到反物质粒子,他说:“在三到五年,会测量到20亿个氦,如果20亿个氦没有找到一个反氦的话,就不行了。” 更无法知道是否存在其他元素的反原子。反物质世界又从何说起?

     我们退一步说,即使能找到反氢原子和反氦原子(氦原子比氢原子略大),也不能说明能找到反物质。丁肇中在中国作报告回答问题时说了:“反氢原子不能代表一切,一定要想到反夸克。” 现在还没有人知道或开展寻找反夸克子的工作。 原子是由带负电的电子和带正电的原子核组成。再往下细分成强子——由夸克组成,包括上夸克、下夸克、奇异夸克、粲夸克、底夸克和顶夸克;轻子——包括电子、电子中微子、μ子、μ子中微子、τ子、τ子中微子;还有传播子——传递强作用的各种胶子。核子由各种夸克组成。要有各种反夸克,才能组成各种不同原子量的元素的反核,从而构成反物质、反世界----三维空间可观测的反物质世界。 我相信这是绝对不可能的!从事这些工作的一流科学家们、诺贝尔奖得主们,这些科学家们无疑是世界一流的,能够造出反氢原子这种在这个世界根本没有的东西,不能不说他们是伟大的。但是,我想说,用科学技术人工合成反物质的道路是根本错误的,因此是没有前途的。问题还不仅仅在于上述制造上的高难度,更在于真正的“反物质”根本不属于三维空间这个真实世界。地球上一流科学家们制造反物质的昂贵实验,好像是小孩子玩家家,可爱而可笑。 我预料,实验室制造反物质也就到最简单的反氢原子为止,绝不可能造出更复杂的元素的反物质,连反氦原子也无法造出。 这好有一比,在男人堆里找女人是找不到的,偶尔找到一个,原来是人妖。

     有趣的是,丁肇中在中国作报告时,有人问他:”如果相信上帝存在的话,会不会对您物理科学的研究有什么影响呢?” 丁肇中回答说:“我父亲是基督徒,母亲也是信基督教的,但是我不是。你提出的其他问题我可能再过十年会考虑,现在还没有想过。” 他为什么要等十年才会考虑? 我猜,他要看他十年内的研究成果,如果他的一系列研究项目获得理想成功,找到反物质,他就不会信上帝。如果十年后他的研究结果使他失望,他很可能像牛顿爱因斯坦那样相信上帝,相信上帝创造宇宙说。正是:“不到黄河心不甘”或曰“不见棺材不落泪”。如果丁肇中能持这样事实求实的态度,也还不失为“科学的”态度。

     这里,我还可用反证法证明,在三维的可观测的外太空空间,不能存在由反物质构成的反物质星体、反物质星系: 假如在三维可观测的外太空存在由反物质构成的反物质星体、反物质星系,由于在正物质星体和反物质星体之间并非真空,而是弥漫着很稀薄的气体,从正物质星体到反物质星体,之间正反物质必会相交相遇,相交相遇处必会有湮灭过程发生,湮灭发生后物质与反物质变为能量发散开去,留下的空间必然被双方的其他物质、反物质涌入填补(否则成为真空),于是物质、反物质连续不断的相交相遇、湮灭,直到全部反物质气体、反物质星体、反物质星系消失为止(现在观测到的3000万光年范围内都是正物质,即使更远处存在反物质星体星系,也必然少于正物质星体星系,所以湮灭对消后剩下来的是正物质星体星系)。

    由此推论,在三维宇宙空间数以亿计的星系中,都是物质星系,不存在反物质星系。

     至今的天文观测只是接收远处天体所放出的光子。 原则上,正物质天体若辐射光子,那么同样的反物质天体应当辐射反光子。但是光子是纯中性的子,因此光子与反光子是同一种粒子。这样,天文学家通过可见光、射电、X射线或γ射线观测,原则上无法区分他的目的物是由物质构成还是由反物质构成。

     现在有人得出结论,在天文观测可及的3000万光年的范围内不会有巨大的反物质星系存在。至于3000万光年范围以外,由于信号太弱,以今日得科学水平尚观测不到,无法证明。随着技术的进步,观测会扩大到3000万光年以外。甚至有人断言,1亿光年范围内没有反物质星系。 基于上述分析的理由,根本不可能观测到反物质星体星系。即使科技的进步使观测范围达到3亿光年,也找不到反物质星体星系。

     科学家们研究的宇宙只是有形宇宙,即物质世界。他们无论从实验室制造还是从外太空找到反氢原子,甚至反氦原子, 那反氢原子和反氦原子仍然是有形“物质”!并不是物质的对立面:无形“非物质”。

     把反氢原子叫做反物质是名词的错用。 反氢原子只是荷电性等特性与氢原子相反的物质粒子,不该称为反物质。好比女人与男人的性别相反,也是人,不能称为“反人”。 顾名思义,“反物质”是与物质相反,与物质对立统一的概念,应该是“精神,意识,灵性,灵体”等。因此必须正名:真正的“反物质世界” 乃是非物质世界或无形世界,由“反物质世界”构成无形宇宙,或曰负宇宙。由物质世界构成有形宇宙或曰正宇宙。 负宇宙包含“精神,意识,意念,思维,灵性,灵体” 等非物质。关于反物质、负宇宙,请参看[中国魂]网站(www.zhongguohun.com),作者将另文介绍自己对正宇宙、负宇宙的认识和感悟。 (博讯记者:小溪) [博讯首发,欢迎转载,请注明出处](博讯 boxun.com)


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