第五章 神奇的武器
原文摘錄
遭遇小行星帶
分手前，官員遞給我們一串鑰匙，醉醺醺地說：“這是你們在亞洲分到的房子，回家吧，哦，家多好哇！”
“有什麽好的？”我漠然地說，“亞洲的地下城充滿危險，這你們在西半球當然體會不到。”
“我們馬上也有你們體會不到的危險了，地球又要穿過小行星帶，這次是西半球對著運行方向。”
“上幾個變軌周期也經過小行星帶，不是沒什麽大事嗎？”
“那隻是擦著小行星帶的邊緣走，太空艦隊當然能應付，他們可以用激光和核彈把地球航線上的那些小石塊都清除掉。但這次……你們沒看新聞？這次地球要從小行星帶正中穿過去！艦隊隻能對付那些大石塊，唉……”
在回亞洲的飛機上，加代子問我：“那些石塊很大嗎？”
我父親現在就在太空艦隊幹那件工作，所以盡管政府為了避免驚慌照例封鎖消息，我還是知道一些情況。我告訴加代子，那些石塊大得像一座大山，五千萬噸級的熱核炸彈隻能在上麵打出一個小坑。“他們就要使用人類手中威力最大的武器了！”我神秘地告訴加代子。
“你是說反物質炸彈？”
“還能是什麽？”
“太空艦隊的巡航範圍是多遠？”
“現在他們力量有限，我爸說隻有一百五十萬公裏左右。”
“啊，那我們能看到了！”
“最好別看。”
加代子還是看了，而且是沒戴護目鏡看的。反物質炸彈的第一次閃光是在我們起飛不久後從太空傳來的，那時加代子正在欣賞飛機舷窗外空中的星星，這使她的雙眼失明了一個多小時，以後的一個多月眼睛都紅腫流淚。那真是讓人心驚肉跳的時刻，反物質炸彈不斷地擊中小行星，強光此起彼伏地在漆黑的太空中閃現，仿佛宇宙中有一群巨人圍著地球用閃光燈瘋狂拍照似的。
半小時後，我們看到了火流星，它們拖著長長的火尾劃破長空，給人一種恐怖的美感。火流星越來越多，每一顆在空中劃過的距離越來越長。突然，機身在一聲巨響中震顫了一下，緊接著又是連續的巨響和震顫。加代子驚叫著撲到我懷中，她顯然以為飛機被流星擊中了，這時艙裏響起了機長的聲音。
1.太空激戰的附帶傷害
後太陽時代，一切為流浪地球計劃服務，社會生育製度、分配製度也發生了巨大的改變。在可能是有史以來最嚴苛的計劃生育製度下，幸運的新婚夫婦領到了分配的新房，乘著飛機從紐約飛往遠在亞洲的新家。飛行的途中，地球正好變軌到了太陽係小行星帶的區域。在地球上空的黑夜裏，太空艦隊為了迎擊小行星群祭出了終極武器——反物質炸彈。沒有戴防護裝備的女主角被反物質炸彈與岩石碰撞產生的強光灼傷了眼睛。
2.什麽是反物質？
要知道什麽是反物質，首先需要知道什麽是物質。說起來，物質應該是我們最熟悉的東西了，我們所能接觸或者想象的一切物體都是由物質構成的。但是“物質是什麽”，卻一直是一個最簡單又最複雜的問題，哲學家們激烈爭論了數千年也沒有達成統一意見。唯物主義哲學上的物質，是“在人類的意識之外，獨立存在又能為人的意識所反映的客觀實在”。而自然科學要回答物質是什麽，不僅僅需要思考和辯論，更需要計算與實證——首先暴力拆解，把物質一層一層剝開，親眼看看裏麵到底是什麽。隨著科學觀測手段和破壞能力的提升，物質和物質的結構在人類的眼中變得越來越清晰和有趣起來。
宇宙中隻有原子和空間，剩下的都是思想。 ——德謨克利特
第一個提出原子是構成物質的基本元素的人，是公元前400多年前的古希臘學者德謨克利特。他說，“宇宙中隻有原子和空間，剩下的都是思想”，他還認為原子就是物質最小的組成部分，所以原子是不可分割的。之後的兩千多年，人類在研究實在的物質方麵並沒有太多的進展。直到17世紀，英國科學家羅伯特·胡克在用顯微鏡看到了植物的細胞之後，研究者們又用了數百年的時間，經過大量的觀測、實驗才找到了和德謨克利特所說的相對應的最小的物質結構——原子。在普通的一滴水珠中，包含了大約5億億個原子，可見原子是多麽小。
當然，對物質的追問並不會止步於此。20世紀初，物理學家們開始對原子進行拷打。一開始隻是電擊，一個叫湯姆遜的科學家讓一束電流穿過玻璃管裏密封的氣體，從原子中激發出了一種從來沒有見過的、帶有負電的粒子——電子。因為整個氣體是不帶電的，所以很明顯，原子中應該還有其他帶正電的物質。基於這個推測，湯姆遜提出了原子結構的“藍莓鬆糕模型”，他認為，電子就像藍莓一樣，鑲嵌在一團帶正電的鬆糕上。
不久之後，來了一個更狠的人——盧瑟福，他用一種放射性的射線——α粒子去攻擊金箔。α粒子其實就是氦元素的原子核，包含兩個質子和兩個中子，鈾238衰變為釷234就會釋放出α粒子。這種粒子本來應該很容易穿過金箔，就像用子彈去打一張薄紙一樣。但是和想象相反，一部分粒子被直直地反彈了回來。湯姆遜的那個鬆鬆軟軟的“藍莓鬆糕模型”無法解釋這種現象，於是盧瑟福猜測：金原子中應該有一種質量比較大的硬核，才能抵擋住α粒子的攻擊。1918年，盧瑟福進一步確認了獨立於電子的原子核確實存在，並且發現原子核並不是一個整體，而是由一個個帶正電的質子聚在一起而組成的。不同數量的質子和電子組合在一起，就構成了不同的化學元素。被太陽和人類無情碾壓一次又一次的氫原子寶寶，就是所有元素中最弱小的那一個。氫原子家族中最小的夥伴，隻有一個質子和一個電子。
榨幹了氫原子之後，科學家們繼續攻擊其他物質。經過一係列的“花式砸蛋”，到了20世紀30年代，他們終於用一種新發現的射線，從石蠟的原子核裏砸出了新的東西——一種不帶電的，和質子一樣大的粒子。原子中已經有了帶正電的質子和帶負電的電子，這位既不帶正電也不帶負電的同學就叫中子吧。
這個時候新的問題出現了。既然有帶正電的質子和帶負電的電子，為什麽不能有帶負電的質子和帶正電的電子呢？理論上來說可以有，實際上也真的有。第一個發現這個秘密的，是數學。20世紀20年代，英國物理學家狄拉克建立了電子在高速運動下的方程式——狄拉克方程。根據這個方程式得出的結果，電子的能量可以為正，也可以為負。就像x2=4這個方程，它的解可以是2，也可以是-2一樣。
可是，能量最多隻能為零，負能量怎麽可能存在呢？這是完全不符合物理規律的。為了讓負能量變得合理，狄拉克創造性地提出了一種假設：如果電子所帶的電荷是正的，那麽方程式算出的能量就是負能量。就像在自然界中並不存在負數（比如你永遠不可能數出負十個手指頭來），但數學上可以有負數這種表達一樣。有了帶正電的電子，能量就可以有負號。不僅僅是電子，其他所有粒子理論上都可能存在所帶電荷與之相反的粒子，而這些鏡像的粒子就是反物質。
不久之後，物理學家果然在射入地球大氣層的宇宙射線中，發現了帶有正電的電子，又在實驗室創造出來的高能環境中，成功抓到了反質子和反中子。於是，人類終於確認了反物質不僅僅是理論上的假設，而且是實實在在存在於我們這個宇宙中的東西。
質子和電子帶電，所以有反物質，中子不帶電，怎麽也會有反中子呢？其實，不僅僅是帶的電荷相反，反物質和正物質在其他微觀層麵上表現出來的很多特性都是相反的。比如中子與反中子雖然都不帶電，但是它們的自旋方向是相反的。
對科學的尋找和追問永遠不會停止，後來，物理學家們又發現，質子、中子也不是最小的粒子，它們都是由更小的誇克組成的。對物質的認識越深入，就越覺得它們是如此奇妙和難以理解。就連偉大的科學家愛因斯坦都感歎：“物質、時間和空間是人們認知的錯覺。”
3.為什麽反物質炸彈比核彈還厲害？
太空艦隊在需要正麵對抗迎麵而來的小行星帶時，反物質炸彈是他們祭出的終極武器。為什麽反物質炸彈的威力會遠遠高於熱核炸彈呢？
反物質最可怕的性質是，當它們和正物質在一起時，哪怕僅僅隻是輕輕相碰，也會在一瞬間雙雙灰飛煙滅，並爆發出巨大的能量，物理學上把這個過程叫作“湮滅”。核彈，不管是核裂變還是核聚變，釋放的能量僅僅是原子核在分裂或者聚合在一起的時候，丟失的一丁點質量轉換而來的。而正反物質碰撞，兩種物質會完全消失，質量全部轉換成能量，以光和熱等形式爆發出來。所以，反物質幾乎不需要任何處理，它本身就是一枚宇宙級別的超級武器，能量等級是核彈等人類製造出來的其他炸彈完全不能比擬的。
在傑克·威廉森的科幻小說《反物質飛船》（又名《CT飛船》）中，誰掌握了控製反物質的方法，誰就可以在宇宙中掌控一切，為所欲為。但是，控製反物質會碰到與控製核聚變反應一樣的問題——能夠毀滅一切的物質，用什麽東西來裝才安全呢？小說中，這種裝置叫作“CT底盤”，為了得到它，包括傳統反派星際公司在內的各路人馬展開了激烈的角逐。在追蹤線索的過程中，開掛的主角遇到了鬼魂一樣的強大對手，最後才發現，“鬼魂”竟然是來自反物質宇宙的自己。
所以，如果需要強行雞湯一下的話——能對你產生最大影響的，其實是反方向的你自己？
4.反物質宇宙在哪兒？
根據大爆炸理論，宇宙產生於138億多年前的密度無限大、空間無限小的“奇點”。奇點爆炸，把它擁有的能量轉化為了物質和反物質。
按照對稱性原理，爆炸產生的正物質和反物質應該有相同的質量。這很容易理解，一公斤的正物質，隻會湮滅掉同樣重量的反物質並釋放出能量，反過來應該也一樣。所以，隨著宇宙不停膨脹，大爆炸產生的正反物質不斷相遇，然後湮滅，我們現在的宇宙中，剩餘的正物質和反物質應該是一樣多的。但是實際上，我們在宇宙中觀測到的物質幾乎都是正物質，也幾乎沒有看到過正反物質的湮滅，這是為什麽呢？人類被這個問題苦苦困擾著，直到物理學家們陸續發現了弱相互作用下的CP不守恒，才慢慢解開了一部分的謎題。
什麽是“CP不守恒”呢？“C”指的是電荷，“P”指的是宇稱。根據物理學原理，一個粒子與它的反粒子應該是互相對稱的，就像人和鏡子裏麵的鏡像一樣，你的左手就是鏡子裏麵那個你的右手，這種對稱就叫作“宇稱”。而粒子和反粒子的運動規律和行為模式也應該是一樣的：你往右走，鏡子裏的你就會以同樣的姿勢往左走同樣的距離；電荷也是同樣的道理，把一個粒子所帶的電荷從正的變成負的，或者負的變成正的，它的運動規律也應該保持不變，這就是“守恒”。
“守恒”似乎是一件天經地義的事情，但是，科學家們在中微子振**實驗中發現，不僅僅是互為鏡像的粒子，同一種粒子在同樣條件下表現出來的行為並不都是完全一樣的，它們之間存在著一些微小的差別。正是由於這種微弱但又廣泛存在的不對稱，才讓正物質和反物質在大爆炸之後沒有全部湮滅掉，留下足夠多的正物質，來構成我們現在這個宇宙。