第16章 天體之謎(2)(2 / 3)

什麼是宇宙反物質?

以哲學的判斷,世界萬物是相輔相成的,有正必有反,有正必有負,有生必有滅,有亮必有暗……有物質必有反物質。可是科學家在力所及的範圍內就是找不到反物質。而如果找到反物質,將使人類生活大為改觀,當然這還在憧憬之中。大家知道物質是由分子組成的,分子又是由原子組成的,而原子又是由原子核和電子組成,原子核由質子等粒子組成。按照物理學中的等效真空理論,宇宙中的每一種粒子都應該有一與之對應的反粒子,它帶有數值相等而符號相反的電荷;宇宙中有多少由質子、中子和電子結成的物質,就必定有同樣多的反質子、反中子和正電子結成的反物質,宇宙中的正反物質應該是嚴格對稱的。

通過幾十年來的觀測,天體物理學家已經確認:我們的星係和星係團以至包括我們的超星係團在內的大約離地球一億光年的空間範圍內是由物質組成的而沒有反物質。但量子力學認為,各種基本量(如電荷和動量)是守恒的,宇宙創生時產生了物質,必然產生了相等的反物質。例如物質世界中最簡單的由於反物質所產生的光應該與物質是一樣的,所以從光譜上無法確定反物質的存在,分辨物質和反物質的唯一辦法是對所研究的星係物質進行物理檢驗,宇宙射線就是由超新星遺留物、恒星或別的天體碎屑放出的原子類物質,由反物質形成的宇宙線必定來自一億光年之外的星係,它隻占宇宙線的百萬分之一。到目前為止,用各種方法所接收到的宇宙線中僅發現少量的反質子而沒有發現反物質的存在。目前雖然發現和製造的反物質粒子並不多,但反物質的一種形式——正電子已經有了許多實際用途。例如正電子發射X射線層析照相術(PET),醫生利用PET掃描不僅能得出病人軟組織的詳細圖像,而且能夠觀察他們體內的化學過程,其中包括在進行認識活動時大腦各部分消耗“燃料”的速度。反物質的一個潛在的且十分誘人的用途是利用來製造星際航行火箭的超級燃料。將氫和反氫混合湮滅來獲得能量,那麼這種燃料的1%克所產生的推力就相當於120噸由液態氫和液態氧組成的傳統燃料。物質和反物質這一物理體係給物理學家、化學家、天體物理學家帶來一係列新的課題,同時也給人類帶來新的憧憬。

宇宙塵埃是怎樣形成的?

宇宙中除了大量人類可見的天體外,也有大量人類不可見、不易見的塵埃。這些塵埃每年降落到地球表麵的就達23430噸,對我們的生活產生著不容忽視的影響。這些塵埃是由哪些成分組成,又是怎樣形成的呢?科學家們給了我們以下的解釋。宇宙塵埃指的是飄浮於宇宙間的岩石顆粒與金屬顆粒。在廣袤而空曠的宇宙之間,除去各種各樣的恒星、大行星、彗星、小行星等等天體之外,並不是一片完全的真空。事實上,宇宙中存在著大量的宇宙塵埃,這些塵埃看似不起眼,卻能對我們的生活產生不容忽視的影響。

從物質上進行分析,宇宙塵埃其實和組成地球的成分沒有什麼區別。但出於種種原因,這些塵埃並未能夠聚合成一顆星體,而是呈微粒狀懸浮於宇宙空間之中。在適當的引力作用下,這些塵埃很有可能較為密集地聚集在一起,呈雲霧狀,在天文望遠鏡的鏡頭中,往往顯得絢爛多彩,因此人們將之形象地稱之為“星雲”。這些宇宙塵埃在落到地球上之前,是星際塵埃的一部分。由於它們反射太陽光線,形成了黃道光的模糊光帶。在幾百萬年的時間內,塵埃顆粒不斷向太陽旋轉前進,並不斷從小行星帶得到補充。據有關專家測定,粒徑大於60微米的宇宙塵埃,年降落量約為23430噸。宇宙塵埃的結構和地球一樣具有核、幔、殼三重結構,而且每個球粒的核心半徑大於幔厚與殼厚,它們之間的平均厚度百分比為53.3:46和4:0.8。其比值與地球的核、幔、殼厚度之間百分比相近。