反物質 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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[英] 弗蘭剋·剋洛斯（Frank Close） 著，羊奕偉 譯

齣版社： 重慶大學齣版社

ISBN：9787562495567

版次：1

商品編碼：11914958

包裝：平裝

叢書名： “懶螞蟻”微百科叢書

開本：32開

齣版時間：2016-04-01

用紙：銅版紙

頁數：168

字數：106000

編輯推薦

　　◎點破反物質武器幻象，
　　◎解讀狄拉剋密碼，
　　◎科學釋疑通古斯大爆炸，
　　◎從科幻到現實的反物質認知之書。
　　大爆炸之初，能量在一片完美和諧之中轉化成物質和反物質，而正負電子對撞機嚮我們展示瞭當時宇宙狀態的一瞥。……如果反物質能夠被製造齣來並保存到需要的時候，那麼它確實有潛力成為能源造福於太空工業，或者甚至作為摧毀軍隊的武器。……很多機構正在努力研究這些可能性。本書將談及反物質的故事，即：它是什麼，它是如何被發現的，我們如何製造它，它會帶來哪些機遇又會引起哪些威脅。書中也會評估反物質作為長途太空旅行燃料以及武器的諸多現實的可能性。

內容簡介

　　黑洞、彎麯時空、奇異粒子、誇剋……物理學的所有令人費解的發現中，反物質的存在無疑是很神奇的一個，也給科幻作傢們提供瞭很好的創作空間。本書就是一本關於反物質相關知識的譯著。本書以反物質炸彈為切入點，結閤科學實驗、實例及現象，用通俗的語言介紹瞭人類對反物質逐步深入的研究曆程，讓讀者能清楚地瞭解反物質的存在、産生、湮滅、存儲、利用及影響等科學知識，是一部係統而通俗的反物質科普書。

作者簡介

　　弗蘭剋·剋洛斯（FrankClose），英國人，牛津大學物理學教授，埃剋塞特大學研究員，曾任盧瑟福·阿普爾頓實驗室的理論物理學部門負責人，曾榮獲瞭大英帝國官佐勛章（OBE）、英國物理學會開爾文奬。他還擔任過歐洲核子研究中心公共教育和通訊部的負責人，因其在促進物理學的公眾理解和科普寫作方麵的突齣貢獻，他獲得瞭英國媒體評齣的2007年佳科普寫作奬（“SygentaPrize”）。他的其他作品有：《路西法的遺産》（2000）、《奧德賽粒子》（2002）、《虛空》（2007）等。

　　羊奕偉，四川人，博士，畢業於清華大學工程物理係。現就職於中國工程物理研究院，研究領域主要為核物理及高能物理。

精彩書評

　　這是一本科學愛好者和科幻小說迷們不可不看的作品。
　　——約翰·格裏賓 BBC《焦點》雜誌

　　對於那些希望瞭解有形世界的另一麵的人來說，這本書清晰地描繪齣瞭那一方奇異的境界。
　　——《月球與行星信息公告》

目錄

1　反物質：真實或者虛幻
1.1　反物質會撞上地球嗎
1.2　強大的反物質
1.3　反物質的秘密
1.4　天然反物質
2　物質的世界
2.1　物質和反物質
2.2　光譜和量子電子
2.3　自鏇的電子
2.4　E代錶愛因斯坦，並且E=mc2
３　石碑
3.1　保羅·狄拉剋
3.2　閤二為一
3.3　無限海洋
3.4　什麼是正的電子
4　宇宙新發現
4.1　發現正電子
4.2　布萊剋特的創造
4.3　地球上的正電子
5　湮滅
5.1　既非物質亦非反物質
5.2　更多反粒子
5.3　誇剋和反誇剋
5.4　誇剋遇上反誇剋
6　儲存反物質
6.1　無堅不摧
6.2　儲存反質子
6.3　潘寜陷阱
6.4　陷阱中的反質子
6.5　反氫和反物質工廠
6.6　正負電子對撞機
7　鏡像宇宙
7.1　時光倒流？
7.2　奇異粒子的奇異行為
7.3　不要和反外星人握手
8　萬事萬物如何存在
8.1　反物質消失之謎
8.2　重演大爆炸
8.3　中微子
8.4　並不完美的啓示錄
9　揭秘
9.1　反物質迷信
9.2　反物質的威力
9.3　大塊反物質
9.4　炫酷的反物質炸彈
9.5　反物質：勇往直前
9.6　反物質：從科幻到現實
9.7　反物質工廠
附錄
附錄 1　反物質的代價
附錄 2　狄拉剋密碼
尾注
書目

精彩書摘

　　萬世之初，空無一物，“虛空的錶麵隻有黑暗”。突然間發生瞭能量爆炸：“讓這裏有光，於是就有瞭光”，雖然我不知道能量從何而來。
　　我隻知道接下來發生的事情：能量凝聚成物質以及它的神秘反麵——反物質，達到一種完美的均衡。我們見慣瞭普通的物質，它們構成空氣、岩石以及各種生物。但我們卻不那麼瞭解物質的忠實反麵，它同物質在所有方麵都完全一緻，隻是其中原子內部深處的一切都是相反的。這就是反物質——物質的對立麵。
　　現在，反物質並不是普遍存在的——至少在地球上是這樣——它在宇宙中莫名其妙地消失瞭。但是它的存在是毋庸置疑的，因為現代科學傢已經成功地製造齣瞭少量的反物質。
　　一旦反物質與物質相接觸，在電光火石之間就會相互湮滅，並且釋放齣禁錮瞭數億年的所有能量。因此，反物質被認為是新世紀的一項前沿技術，可以作為一種完美的能源。當然，它這種可以消滅物質於無形的潛力，更使得它可以作為一種具有巨大殺傷力的終極武器。
　　至少這種武器論在文學界和網絡上甚囂塵上，甚至美國空軍也持相似觀點。那麼，反物質真的是這樣嗎？
　　反物質：真實或者虛幻
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　　無堅不摧的力遇到堅不可摧的體——這是一種無限的概念：當兩個無限相比較時，哲學傢們對這種悖論也十分惱火，隻能說：“我的無限比你的無限更大”。然而，這裏用來比較的東西是其他的物質，準確地說是所謂的反物質。科幻小說作傢對反物質可謂青睞有加，認為它是一種真實存在，而其中的內涵妙不可言。
　　反物質是物質的一種奇怪的顛倒影像，就像我們所說的半斤八兩，隻是其中的左變成瞭右，而正變成瞭負。就像鑄件取齣之後模具依然存在，反物質和物質就是實體的陰陽兩麵。當海邊的孩童在堅固的沙灘上挖洞取沙，堆砌成美麗的沙堡，這個沙堡就象徵著物質，而沙灘上留下的沙洞象徵著反物質。
　　假設，一個物質存在突然遇到瞭反物質的自己，它們的參數是完全互補的，最終會相互協調然後消亡。反物質的魅力就在於，它會在一瞬間摧毀物質。反物質顧名思義，真的可以“反”物質。
　　在80年前，反物質理論被第一次提齣。而在75年前，第一個反物質被發現瞭，那就是“正電子”。
　　值得慶幸的是，反物質極其罕見，在現實中幾乎不存在，而微量的反物質摧毀物質時，反物質本身也被摧毀瞭。所以我們今天還快樂地生活在這地球上。人們發現的首個反物質，隻是摧毀瞭一個原子裏的某個電子而已。我們所見的整個宇宙之中，通常存在的都是物質而非反物質。看起來，反物質似乎在大爆炸初期就被消滅掉瞭。經過長期的物質與反物質的湮滅之後，剩下的殘餘部分纔形成瞭今天的物質宇宙。而湮滅的結果就是之後140億年中遍布宇宙的電磁輻射和“微波本底輻射”。壞女巫死瞭，物質獲勝瞭；在物質和反物質這兩種勢均力敵的無限之中，物質的無限更大。
　　但要是有些反物質逃過一劫，在宇宙的某個角落裏潛伏著，又恰恰被在宇宙中漫遊的我們遇到瞭；抑或是宇宙射綫鬼使神差地又形成瞭一些反物質：會發生什麼事情呢？一輛卡車大小的反物質，其爆炸威力足以使整個世界動搖。如果真的發生瞭，反物質就成瞭我父親那個問題的真實例子，但是還好它不會擴散，雖然我曾經一度非常擔心它有這種能力。反物質確實會摧毀物質，但代價是同時摧毀自己；就像癌細胞，殺死瞭宿主之後自己也會死亡。我們世界中任何物質的湮滅，都會對應著相同量反物質的消失。湮滅的結果可能是一束射綫，也許是伽馬射綫，從湮滅處以光速嚮外發射，而反物質的威脅就此解除瞭。這就是為什麼沒有反物質存留——至少我們周圍沒有——的原因：所有的反物質都被摧毀瞭，獲勝的是物質一方。
　　所以反物質並不是一個恐怖版本的“九號冰（ice-nine）”，這種冰來自庫特·馮尼古特（Kurt？Vonnegut）的小說《貓的搖籃》（Cat’sCradle），是一種水的形態，它會將遇到的所有液體變成凝凍的固態。小說中它能夠首先作用於一個小水坑，接著是小溪、河流，最後將整個世界的海洋都凝凍成“一個巨大的果凍”。而反物質的作用範圍是有限的。雖然如此，它會摧毀所接觸的任何物質，爆炸釋放齣的能量遠超齣我們現有的任何東西。
　　反物質會撞上地球嗎
　　如果在宇宙的某個角落存在著反物質，那麼你可能會想，某天它會不會撞上地球。如果在地球的40億年曆史中，曾經有反物質撞上過，那麼所有的跡象都應該已經消失瞭。隕石落下會有隕石坑，其中還能找到一些外星物質；但是反物質不行，它會在一瞬間消失掉。
　　反物質來襲的唯一證據隻能是其發生的巨大爆炸，但最近的幾百萬年以來似乎沒有發現這種證據。然而，僅僅在一百多年前的1908年6月，發生瞭一件人類至今無法完全解釋的事情，其被反物質愛好者們稱為是外星反物質碰撞地球的最近的例子。
　　在莫斯科以東約1000英裏處，北至北冰洋，南至濛古，從烏拉爾到滿洲裏，是一片廣袤的荒野之地，麵積比整個西歐還大。這片遙遠大陸的心髒地帶是一條隱蔽的河榖——通古斯河，由通古斯人命名。
　　通古斯人是一個小族群，主要靠狩獵熊和鹿以及夏季放牧馴鹿為生。1908年6月30日，天空晴好，萬裏無雲。早上8時，農民色梅洛夫正坐在他傢的走廊上，突然天空中發生瞭一場巨大的爆炸。後來他告訴科學傢，爆炸形成的火球光亮甚至蓋過瞭太陽，而且又是如此炙熱以至於他的衣服“幾乎要貼著皮膚燃燒起來”，還將他鄰居傢的銀器熔化瞭。更異常的是，經過科學傢之後的調查，這次爆炸發生在距色梅洛夫約60公裏之外。另一個農民利奇說，有一個巨大的火球“摧毀瞭森林、馴鹿和所有其他動物”。當他和鄰居們跑去勘查時，發現馴鹿的一些肢體燒焦瞭，而其他部分居然完全不見瞭。
　　這個炫目的火球在幾秒鍾之間從東南部移動到瞭西北部。世界各處都探測到瞭其引發的震波，空氣中的壓力波傳遍瞭整個俄羅斯和歐洲。在700公裏以外都能看到這次爆炸，其引起的煙塵彌漫在空中，甚至導緻太陽光散射到地球的另一麵。在約1/4個地球周長之外的倫敦，半夜的天空變得像傍晚一樣明亮，而白天則提前來臨瞭。如果這次爆炸發生在美國的芝加哥上空，其光亮可以傳播到田納西、賓夕法尼亞以及多倫多，而發齣的聲音可以傳到東海岸，而嚮南可以傳到亞特蘭大，嚮西可以傳到落基山脈。直到兩個月後，一切纔基本恢復正常。
　　外太空的某種東西撞上瞭大氣層。之前也發生過類似的事情，亞利桑那州的隕石坑可以證明這一點，它源自一塊岩石——準確的說是一顆小行星撞上瞭地球。然而，著名的通古斯事件卻不同，這種不同在其後數年被發掘齣來。1927年，捷剋斯洛伐剋科學傢庫裏剋帶領首個探險隊進入瞭這片區域。如果這是一個太陽係的隕石碰撞事件，那麼地麵上應該有一些隕石掉下的痕跡。但是，現場沒有發現任何隕石坑。他們發現，爆炸點的下方是一片巨大的沼澤平原，就像是有1000颱推土機瞬間清理瞭上麵的森林，形成瞭如同倫敦大小的一片平整的地基，而地基的周圍是一個環形的炭化的樹木群。在炭化群之外，樹木像火柴棍一樣地散開倒下，應該是被劇烈的颶風似的衝擊波颳倒瞭。該地的生命體完全被摧毀，之後約1/4個世紀一直沒能恢復。在此之後，人們曾將當地的土壤挖掘瞭超過30米深，但是沒有找到任何隕石，也沒有發現任何隕石落下來的證據。
　　那些當天撞上地球的東西，都在這薄薄的空氣層中消失瞭。1965年，由一位物理學傢、一位化學傢、一位地質學傢組成的三人小組檢查瞭所有的證據，試圖一勞永逸地判定當時到底發生瞭什麼。他們找到瞭幸存的一些樹木，其姿勢很好地顯示瞭當時衝擊波襲來的軌跡。他們通過這些推算齣瞭風的強度；同時核證，使得能讓這些樹木燃燒所需要的能量也被計算齣來。根據記錄，他們還發現地磁場被乾擾瞭，而地震儀也記錄下瞭其引發的地震強度。
　　他們拿到瞭爆炸當時的閃光強度和持續時間的報告，並將其引入計算模型之中。通過推算，這次爆炸在數秒之內釋放瞭約1000萬億焦耳的能量，和整個英國一小時消耗的能源量相當，幾乎等同於一次核爆炸。
　　當然，有人懷疑這次事件本身就是一次人為的核爆炸實驗，但在1908年時，很多眾所周知的核科學傢還沒有齣生呢。如果真的是物質的內核發生瞭爆炸，那麼必須有一些自然的誘因纔行。通過分析爆炸得到的初步證據以及爆炸區域物質的神奇消失現象，和一種假設非常一緻：罪魁禍首是一個反物質，其形態大約是1米見方的一塊反岩石，它摧毀瞭包括原子核在內的一些東西。之後的內容中，在我們知道瞭反物質的一些性質後，我會再次重新審視這些證據。
　　……

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