反物质能和黑洞能

随着粒子物理学和天体物理学的发展，人们对物质世界的认识不断深入。由于微观粒子作用的能量极大，人们已经开发出裂变能，并在深入研究聚变能。开发核能是当前人们解决能源短缺的重要途径。

就微观粒子来看，我们已经发现众多的“寻常”粒子，对它们的性质也有较多的认识。同时，科学家还发现，与这些“寻常”粒子相对，还有同样多种类的“不寻常”粒子。前者是构成我们赖以生存的现实世界，后者则极少见(只在加速器中才能见到)。后者的粒子的性质与前者正相反，因此，后者的粒子被称作“反物质粒子”，或“反粒子”、“反物质”等。这样，前者的粒子就可以被称作“正物质”，或简称粒子物质。不过按照习惯，人们总是将正字舍去。

物质粒子与反物质粒子是不能相遇的。一旦相遇就同归于尽，并且是“灰飞烟灭”般地消失。这种现象就称作“湮灭”。粒子与反粒子湮灭的结果是它们的质量都对等地以辐射的方式散失掉了。这倒提示人们，能否建立一个工厂专门生产反粒子，而后把反粒子同粒子湮灭一番，进而对因湮灭产生的能量加以利用。

利用反物质能，从原理上讲是非常简单的，但从技术上实现这一愿望并非易事。有趣的是，产生于大爆炸的宇宙初期，粒子与反粒子是非常多的，但正粒子相较多一点点儿。当它们发生湮灭时，反粒子全部消耗殆尽，剩余的“一点点儿”的正粒子演化并构成我们今天的现实世界。也许有人会产生这样的疑问，反粒子真的“消耗殆尽”了吗?也许在宇宙太空中还“漂流”着一些反物质团块，人们应设法将它们“拿”过来加以利用。

更有趣的是，科学家根据理论预言，宇宙中有一种奇怪的天体——黑洞。这是一种死星。当一颗恒星质量超过太阳质量的3倍时，由于万有引力非常强，当内部核反应终结时，恒星不是缓慢地收缩，而是迅速地坍缩。同时外层的氢和碳发生聚变反应而产生大爆炸，并向外空间抛射物质，这就是超新星爆发。在抛射物质后的剩余质量仍大于太阳质量的2倍时，它就形成一种密度极高的星体。它的引力极强，以致于连光也被吸收其中，这就是黑洞。

黑洞的性质非常奇怪，这为科幻作家留下了广阔的想象空间。许多人都有冒险黑洞的愿望，这不仅生出许多的奇遇，而且也多有“收获”。

20世纪70年代，英国著名的天体物理学家霍金借助20世纪建立的新理论量子力学研究黑洞。对于大质量的黑洞(如质量为太阳质量的10倍以上)，引入量子力学并未使黑洞理论有什么变化，但对小质量的黑洞影响很大。他发现，根据量子理论，黑洞存在蒸发现象。大质量黑洞的蒸发并不明显，经100亿年的时间，一个质量为10亿吨级的黑洞(它的大小同一个质子大小差不多)也未蒸发完。小质量黑洞则不然。一个质量为100万吨的黑洞，会发射物质和能量(即“蒸发”)，以致于它的温度高达1000万亿℃(10¹⁵℃)。然而，如果黑洞发射一些物质后，其蒸发的速度更快，黑洞也变得越小。随着黑洞质量的减少，蒸发速度愈烈，以至于最后几秒钟时黑洞会爆炸;甚至最后1秒钟内释放的总能量是相当于10亿个百万吨级的氢弹爆炸。

现在的宇宙年龄约为150亿年。在大爆炸时产生了一些原始的黑洞，由于它们很快地蒸发掉了，大部分的小黑洞都消失了。一般来说，一个100吨重的微型黑洞的寿命只有万分之一秒，一个100万吨重的黑洞经过3年就可蒸发殆尽，一个10亿吨的黑洞可以维持30亿年左右。所以，存活至今的黑洞质量至少有几十亿吨，但体积不会大于1个原子的大小。由于它释放的能量巨大，我们还是能够识别出这样的天体的。具体地讲，这些微型黑洞辐射能是巨大的，它常以非常“硬”的γ射线形式出现。

这种微型黑洞果真存在吗?天文学家正在认真地搜索着。如果这种微型黑洞真的存在，人们倒真想给它派上用场，甚至弄几个微型黑洞像核电站那样给我们人类提供更加廉价的能源。

这种想法说说无妨，如果它们真的光临地球，我们还要好好地准备一番。据说，1908年，曾经有一个微型黑洞光临地球。6月份的一个清晨，在俄罗斯西伯利亚通古斯地区叶尼塞河谷发生了一次惊天动地的大爆炸。人们看到一个巨大的火球，热浪袭来，烧灼人面，并将人们击倒。由于热浪如此厉害，以致于人们倒地后一时爬不起来。

据后来的调查，在距火球400千米的范围内，强有力的冲击波推倒了墙壁并席卷屋顶。在距火球800千米的范围内，有一火车正在行驶;震耳欲聋的爆炸声惊骇了乘客，他们几乎被掀起来，火车也受到强烈的震撼。在距火球1500千米的范围内，人们都能看到火球的坠落。大爆炸产生了极大的震动，欧美地震仪都记录到它的震动，地磁仪也受到明显的干扰。大爆炸的当量相当于1000万吨梯恩梯炸药爆炸，它使爆心地区有6万棵大树倒下，1500只驯鹿被击死。

后来，俄罗斯派出科学家实地考察。在现场未发现一块陨石碎块，这对小行星和彗星撞击的说法不利。20世纪70年代，美国得克萨斯大学的两位理论物理学家认为，这是一颗微型黑洞袭击地球，它放出的能量产生了灭顶之灾，并像小刀切割黄油一样穿过地球(从大西洋的一端穿出)。这种解释有一定的道理，但未免有些离奇。但是，由此可见，试图利用黑洞中的能量的确有很大危险的。所以，未准备好不可擅自行动，甚至都不要异想天开。当然，这种态度是不可取的。人类解决任何科学技术的问题大都不是轻而易举的，利用黑洞的能量也是如此。