朗讀你知道嗎第你知道嗎

第59節
能量是肯定有可能轉變成物質的，不過，要想大量做到這一點，在實踐上卻辦不到。 現在我們就來看看這是為什麼。 
按照愛因斯坦的狹義相對論，E＝mc＾2（碧聲注：c的2次方）。 這裏E代表能量，以爾格為單位；m代表質量，以克為單位；c代表光的速度，以每秒厘米為單位。 
光在真空中行進的速度非常接近於每秒300億（3×10＾10）厘米。 c＾2這個量代表c×c的乘積，即等於3×10＾10×3×10＾10＝9×10＾20。 這就是說，c＾2等於
900，000，000，000，000，000，000。 
因此，從理論上說1克的質量（m＝1）可以轉化成9×10＾20爾格的能量。 
爾格是個非常小的能量單位。 我們比較熟悉的單位是千卡（大卡）：1千卡大致等於420億爾格。 1克質量在轉化成能量時大約產生2．2×10＾11（即2200億）千卡。 你每天只要從你吃下的食物得到2，500千卡的能量，就可以生活得很舒服了。 要是你有1克物質所代表的能量可以利用，你就有了一個夠你維持240，000年的能源，這不管是用什麼人的標准來衡量，都是一個巨大的數目。 
換一種表示方法吧！如果1克物質所代表的能量能夠完全變成電能，那麼，它可以供一盞100瓦的電燈泡連續點燃大約280，000年。 
再換一種說法，那就是，1克物質所蘊含的能量相當於燃燒7千萬加侖汽油所得到的能量。 
因此，既然原子彈裏有數量相當可觀的物質變成能量，那麼，原子彈爆炸時會造成那麼巨大的破壞作用，也就不足為奇了。 
這種轉化可以朝兩個方向進行。 如果說物質能夠轉化成能量的話，能量也可以轉化成物質。 這是任何時候都可以在實驗室裏參觀的：一種能量非常高的粒子——γ射線光子——能夠不太費勁地轉化成一個電子和一個正電子。 這時，物質轉化成能量的過程就顛倒過來了：現在是能量通過這種方式轉化成物質。 
但是，這時形成的物質只包含兩種非常輕的粒子，它們的質量小到幾乎等於零。 用這樣的原理能夠產生更多的物質——多到甚至看得見的物質嗎？
可是，這一來你可就用得上算術了：既然1克物質可以轉化成燃燒7千萬加侖汽油所產生的能量，那麼，燃燒7千萬加侖汽油所產生的全部能量，也僅僅能夠產生1克物質。 
即使有人想作一次表演，不惜傾家蕩產去積集只能夠產生1克物質的全部能量（並且這能量可能要比所需要的能量多好幾倍，因為總會有一些必不可少的消耗），也還是無法做到這一點。 事情很簡單：所需要的能量既不可能足夠快地全部產生出物質來，也不可能全部集中在一個一下子能產生出1克物質的充分小的體積裏。 
可見，這種轉化在理論上雖然有可能實現，但在實踐中卻完全做不到。 不錯，根據科學家們的推斷，宇宙中的物質過去一度是由能量形成的，但是，形成這些物質的任何一組條件肯定是我們現在在實驗室裏無法再現的。 
第60節
二十世紀初，物理學家開始明白，一切物質都是由某幾種不同的粒子組成的。 1930年，英國物理學家狄拉克在研究這些粒子的數學理論時斷言說，每一種粒子都應該會有它的對立面。 
舉個例子說吧！電子具有負電荷，而質子具有大小正好相同的正電荷，但這兩種粒子並不是對立面。 質子的質量顯然比電子大得多。 
按照狄拉克的意見，應該存在著一種具有與電子同樣大的質量、但卻帶有一個正電荷的粒子，也應該有一種具有與質子同樣大的質量、但卻帶一個負電荷的粒子。 這兩種粒子後來確實被人們探測到了，因此，我們現在知道有一種「反電子」（即「正電子」）和一種「反質子」。 
中子根本不帶任何電荷，但它有一個指向某個方向的磁場。 「反中子」也不帶電荷，但它的磁場所指的方向同中子的磁場相反。 
似乎存在著這樣一條自然規律：一個粒子可以轉變為另一個粒子，但是，要是在起先並不存在粒子的情況下產生了一個粒子，就必定會同時產生一個反粒子。 
這裏可以舉一個例子，一個中子可以轉變成一個質子，由於這是一個粒子轉變成另一個粒子，似乎是不成問題的。 不過，在這個轉化過程中還形成了一個電子。 這就等於說有一個粒子變成了兩個粒子。 為了抵消掉這第二個粒子，這時還形成了一個非常微小的反粒子，即所謂「反中微子」。 
這時，一個粒子（即中子）變成了另一個粒子（即質子）加上一個粒子－反粒子對（即電子和反中微子）。 
粒子－反粒子對既可以從能量產生出來，也可以重新全部變為能量。 你無法用能量僅僅產生一個粒子，也無法僅僅產生一個反粒子，但是，你可以用能量產生一個粒子－反粒子對。 
能量本身是由「光子」構成的，這就產生了一個問題：光於是個粒子呢，還是個反粒子？似乎沒有任何辦法把一個光子轉變成一個電子，所以，它不可能是粒子。 但是，同樣也沒有任何辦法把它轉變成一個反電子，所以，它也不可能是反粒子。 
不過，一個能量充分高的γ射線光子可以轉變成一個電子－反電子對。 這麼一來，光子本身似乎既不是粒子，也不是反粒子，而是一下子就代表一個粒子－反粒子對。 
每一個光子也都是一個反光子。 換句話說，光子就是它自身的對立面。 
你可以這樣來看待這個問題：假定你把一張紙從當中對折，並把它一分為二。 在其中的半張紙上寫下所有粒子的名稱，而在另外半張紙上寫下所有反粒子的名稱。 那麼，你該把光子寫在什麼地方呢？當然是該寫在折縫裏了。 
正是由於這個原因，粒子世界所產生的能量是由光子組成的，反粒子世界產生的能量也是由光子組成的，兩者之間毫無差別。 能量就是能量，並不存在什麼反能量之類的東西（就我們目前所知道的而論）。 
第61節
宇宙線是由速度不斷增大、帶有正電荷和質量頗大的亞原子粒子組成的，在這些粒子當中有百分之九十左右是質子（氫原子核），百分之九是α粒子（氦原子核）。 剩下的百分之一是更複雜的原子核。 已經探測到其中有像鐵那樣複雜的原子核（鐵原子核的質量等於單個質子質量的56倍）。 
由於宇宙線粒子的質量這樣大，並且又以極其巨大的速度運動（很接近光速），它們就帶有極大的能量。 事實上，它們是我們所知道的、能量最大的粒子，有些宇宙線粒子的能量比用最最大的加速器所能產生的粒子還要高幾十億倍。

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《你知道嗎》