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永乐国际网站:几克就能炸毁地球! 威力远胜核弹的反物质, 在宇宙中广泛存在?

时间:2024-02-10 11:51 点击:127 次

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小强首次出现是在魔兽世界第三版《巫妖王之怒》中。这个版本的故事背景是在巫妖王阿尔萨斯的统治下,艾泽拉斯大陆陷入了一片黑暗和恐惧之中。玩家们需要组建团队,击败巫妖王,拯救世界。而小强,作为最后一关的关键角色,扮演着至关重要的角色。

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现代科学认为,我们的地球诞生于46亿年前,也就是太阳系初期,大约在50亿年前,太阳系一片混乱,太阳诞生以后吸收了周围大量的物质,所以太阳的质量占到了太阳系总质量的百分之99.86,剩下的八大行星占到了太阳系总质量的百分之0.14,从占比上我们就能够看出,太阳的质量非常大,在太阳系中,一共有八大行星,它们分别是水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星,在海王星的外面还有一颗冥王星,曾经冥王星也属于一颗行星,但是后来科学家认为冥王星的体积和质量都太小了,于是将它踢出了行星的行列,在八大行星当中,地球是唯一一颗诞生了生命的星球,在地球上生活着各种各样的生物,有海洋生物、有陆地生物、有两栖生物和微生物等等。

人类是地球上最有智慧的生命,从诞生以后就开始不断的研究和探索世界的奥秘,现在人类已经能够走出地球探索宇宙,这说明人类科技发展的速度很快,人类之所以能够有如此之快的发展速度,只要是因为人类利用了地球上的能源,目前人类能够利用的能源有煤炭、石油、天然气、可燃冰等等,不过这些都是比较低级的能源,相比于这些能源,核裂变和核聚变是人类目前利用的比较强大的能源,核聚变是指两个或多个氢元素合并成一个重元素的过程,在核聚变反应中,两个原子核靠近并融合成一个新的核,释放出能量,核聚变的能量来源于原子核的质量差异,其中一部分质量转化为能量并且释放,核聚变反应需要高温、高压和高密度才能够进行,通过需要使用强大的磁场和激光束来控制反应过程。

目前核聚变反应已经被应用于核电站、实验室和太阳等自然现象的研究,而核聚变是指将一个重元素分裂成两个或者多个氢元素核的过程,在核裂变反应中,原子核被撞击之后发生裂变,并且释放出大量的能量和中子,核裂变的能量也来源于原子核的质量差异,其中一部分质量转化为能量并且释放,核武器的原理简单来讲就是“链式反应”,何为链式反应呢?我们知道制造核武器的关键原料是铀235,这是一种独特的元素,当铀235吸收了低能中子之后,便会发生裂变,从而释放巨大的能量。而一个铀235在裂变的过程中会释放出2个中子,而这2个中子又会被其它的铀235吸收,促成其它铀235的裂变发生,这种牵一发而动全身的传递过程就是链式反应了。

通常我们所说的铀矿之中铀235的含量只有百分之0.7,其他都是铀238,铀235和铀238的区别在于,铀235有92个质子和143个中子,当它吸收中子之后就会产生裂变反应,而铀238有92个质子和146个中子,它吸收中子之后不会裂变,会直接变成有92个质子和147个中子所组成的239,所以当铀235和铀238在一起的时候,即使铀235发生裂变,释放的中子也会被铀238吃掉,所以自然也就不会继续产生链式反应,简单来说,核武器利用的就是核裂变反应。核武器的威力非常强大,其威力能够瞬间摧毁数十平方公里的区域,核弹的威力主要来自于释放的核能量,弹的威力可以通过其等效爆炸当量来衡量。等效爆炸当量是指与之产生相同冲击波能量的传统化学炸药量,通常以“吨当量”单位来表示。

一吨TNT当量约等于4.184×10^9焦耳的能量。由于有不同爆炸当量的核弹头存在,根据其当量的大小可以大致了解核弹的威力。美国在二战时期投放在广岛和长崎的两颗原子弹,它们爆炸当量为15千吨当量和20千吨当量,威力是非常巨大的,不过虽然核裂变和普通能源相比,威力大很多,但是和核聚变相比,核裂变还是相差很多的,目前人类发现的最强大的能源转化为物质是反物质,那么什么是反物质?反物质是一种和普通物质相对应的物质,它们在物质和能量方面几乎是完全对称,反物质的存在是基于物理学中的对称原理,我们可以想象宇宙中存在一种完全对称的宇宙,其实存在和我们的宇宙完全对称的反物质宇宙,反物质的发现开始于20世纪初。

在1928年的时候,保罗.狄拉克提出了反物质概念,他在研究量子力学的时候,提出了狄拉克方程,这个方程预言了反电子的存在,狄拉克方程适用于高速运动的电子,还能自动导出电子的自旋,狄拉克方程解出的负能级的解,预言了电子的反粒子——正电子的存在,并且预言了正负物质相互碰撞会发生湮灭并且释放出能量,薛定谔方程为量子力学的研究提供了非常有效的方法,但是它具有很大的局限性,它没有包含微观粒子的自旋,所以在处理复杂原子的时候存在较大的误差。而狄拉克方程自然地包含了电子的自旋,是相对论性的薛定谔方程。微观世界不能用经典力学的思维来理解,它具有完全不同的物理性质。1932年,安德森研究宇宙射线时, 发现了正电子,验证了狄拉克预言的准确性。

后来到了1955年的时候,美国物理学家吴健雄通过实验证实了反物质的存在,他使用钴-60 放射源产生了一个反电子,然后用磁场使这个反电子与一个正电子发生碰撞,产生了一个漂亮的契仑科夫辐射。吴健雄的实验证明了反物质确实存在,并且与正物质之间的相互作用规律与我们所熟知的物质世界完全相反。通过科学家的研究发现,反物质具有很多和正物质相反的性质,首先,反物质的电荷是相反的,即正电子带负电荷,反质子带正电荷,其次,反物质的磁极也是相反的,即正电子的磁极和反质子的磁极方向相反,而且反物质的自旋方向也和正物质相反。在相互作用方面,反物质与正物质之间的反应是完全对称的。也就是说,正电子和负电子之间的相互作用与反质子和正质子之间的相互作用是相同的。

从人类开始研究反物质开始,各国科学家都痴迷于其巨大的能量输出,几十毫克的量能够推动航天器,将人类送入火星,一滴水大小的反物质,能够维持一座千万人口级别城市的能量供应,如果上升到几百克,制造出来的炸弹比所有的核武器的能量总和还要大,理解反物质,其实就是理解世界的相反状态,与之相对于的物质一旦结合,全部的质量就能够通过能量的方式释放出来,根据科学家的研究我们能够知道,反物质的转化率是百分之百,而这一切还要感谢爱因斯坦,1905年,爱因斯坦在深入研究物体惯性和它自身能量关系之后,提出了物理学史上最著名的方程——质能方程,即E=mc^2。质能方程表述为物体的能量E等于物体的质量m和光速的平方c^2的乘积。

E=mc2也许是你见过的最简单的公式之一,但是它的意义却大到可以用“开创性”来形容。爱因斯坦第一次揭露了质量和能量的关系,打破了质量守恒的传统认知。质能方程表明,质量和能量可以相互转化。质量和能量,这是两个极其重要的基本物理量。它们原来被认为是毫不相关的,但天才的爱因斯坦却通过光速的二次方这个因子,直接将它们等价了起来,按照质能方程来计算,即使是非常轻的物体,所蕴含的能量都是非常巨大的,比如说一根筷子质量为5克,根据E=mc^2,E=0.005*299792458²,最后E=449377589368408焦耳,在物理学中,一公斤水温度要升高1℃,就需要吸收1大卡的热量,1大卡=4184焦,假设常温下水温为10℃,水若要烧开达到100℃,需要增加90℃,90大卡=376560焦,因此,一公斤水烧开共需要376560焦热量。

我们再来简单计算一下,根据质能方程算出,一根筷子蕴含有449377589368408焦能量,而一公斤10℃的水烧开需要376560焦热量,因此理论上,一根筷子可以将1193375吨水烧开,换句话说,一根筷子所含能量可以让一座湖泊内的水沸腾。但事实上,目前人类的科技根本无法做到这一点,这就是因为人类使用的能量转化无法达到百分之百的转化,现在人类使用的转化率只能够达到百分之0,01,核聚变反应的转化率只能够达到百分之0.7,核裂变反应的转化率只能够达到百分之0.13,相比于反物质来说,它们的转化率实在是太低了,看到这里,相信很多人都会产生一个疑问,就是为什么反物质的转化率如此之高,而人类却不用反物质呢?目前科学家也在尝试制造反物质,现在只能够用大型粒子对撞机,通过高速加速正常物质的粒子,使他们和物质的粒子相撞。产生大量的反粒子。

然后用强磁场将反粒子分离出来,储存在真空容器中,防止和正常物质接触,这种方法非常昂贵,需要消耗大量的能量和资源,而且效率非常低,每次对撞机只能够产生极少的反粒子,并且这些反粒子的寿命非常短,很容易就会发生衰变和湮灭,所以人类目前所掌握的反物质数量非常微小,据统计,目前全球的反物质总量不超过1毫克,而要制造出1克的反物质,需要人类不间断的使用强子对撞机1000万年,这代价实在是太大了,所以人类现在的科技想要制造反物质实在是太困难了,既然如此,那么为什么人类不直接从宇宙中存在反物质呢?目前人类并没有在宇宙中发现反物质,那么宇宙中的反物质去了哪里?按理来说,在宇宙大爆炸的那一刻,宇宙中的正物质和反物质就已经诞生了。

不过目前来看,宇宙中几乎都是正物质,而不存在反物质,这到底是为什么?这其实就需要用到宇称不守恒定律,在1956年的时候,杨振宁和李政道发现一些粒子衰变实验的异常,比如某类型的β衰变(这是一种放射性衰变形式)。他们发现,如果这些过程是宇称守恒,那么理论计算和实验结果就无法匹配,之后他们提出了一个非常大胆的猜测,那么就是宇称在弱相互作用力中可能是不守恒的,这个惊人的观点引发了物理学界的震动,当时所有人都认为宇称对称性是自然界的基本对称性之一,后来吴健雄和他的团队在实验中证明了杨振宁和李政道的理论,他们研究了钴-60原子的β衰变,并发现衰变产生的电子更倾向于向一侧发射,而不是均匀分布。这个结果证明了宇称不守恒,这是一个具有里程碑意义的发现,彻底改变了物理学的面貌。

宇称不守恒定律告诉了我们镜子中的我们和现实中的我们是不同的,平时大家照镜子的时候,有没有发现镜子中的我们和现实中的我们是相反的,当我们拿起左手的时候,镜子里面的人拿起的是右手,这其实就是宇称不守恒的原因,简单来说就是,原子核内部的粒子,在弱相互作用力中照镜子,运动轨迹是不对称的,不过这种情况只能够发生在弱相互作用力下,可能很多人不知道什么是弱相互作用力,目前人类在自然界中发现了四大基本作用力,它们分别是引力、电磁力、强相互作用力和弱相互作用力,引力就是牛顿提出的那个力,任何有质量的物体都是有引力的,引力的大小和物质质量有关系,而电磁力是指在电荷、电流、磁场的相互作用下产生的力。

有点难理解的是强力和弱力,因为它是发生在原子层面的,我们都知道,原子是由原子核和核外电子组成的,而原子核又是由质子和中子组成的,这个强核力就是把质子和中子hold住,不让原子核散架的力,与强力相对应的就是弱力,弱力就是主导核裂变的力,如果说强力是搞团结的力,弱力就是搞分裂的,当质子和中子越来越多,强力也就hold不住弱力了,这个时候核裂变就发生了,比如原子弹就是利用铀235发生核裂变释放出巨大能量的原理制成的。自从宇称守恒定律被打破之后,科学家很快就发现了粒子和反粒子的行为并不是完全一样的,之后很多物理学家认为宇宙定律存在轻微的不对称,这才导致宇宙大爆炸之后,正物质的数量比反物质的数量多一点。

如果说宇宙大爆炸之后,正物质和反物质的数量是一样的,那么我们的宇宙就不存在了,因为正物质和反物质相遇之后会产生湮灭反应,这个反应能够产生巨大的能量,但同时也能够让物质消失,所以只有正物质比反物质多一些,我们的宇宙才能够存在,这也是为什么我们在宇宙中没有找到反物质的原因。不过有很多科学家认为,在我们的宇宙外面,应该还存在一个反物质宇宙,而想要进入这个反物质宇宙,我们需要通过虫洞穿梭,虫洞最早是1916年由奥地利物理学家路德维希.费莱姆首次提出来的,当时虫洞还只是一个概念,后来在1930年,爱因斯坦在研究引力场时,认为通过虫洞能够实现瞬间转移或者做到时间旅行,有很多人认为,黑洞可能就是虫洞的入口。

黑洞的性质是不断的吞噬物质,这些被吞噬的物质可能会进入另一个宇宙,在另一个宇宙中存在一个白洞,白洞的性质就是不断的喷发物质,黑洞和白洞连接在一起就形成了虫洞,虫洞就是能够穿越时空的隧道,不过目前科学家还无法确定虫洞的存在,如果说宇宙外面真的存在一个反物质宇宙,那么宇宙的奥秘比我们想象的还要神秘,也许在我们的宇宙中,也存在一个神秘的区域,这个神秘的区域中可能存在反物质天体,在上世纪90年代,天文学家注意到,在银河系上方3500光年的区域,似乎有一个反物质源头,这个地方一直都有反物质喷射出来,这里也被称为是银心反物质喷泉,随后科学家经过进一步的研究发现,银河系的中央确实存在大量的反物质,它们也并非以喷泉的形式存在。

在2011年的时候,科学家又从宇宙中发现了反氢原子核,这种反物质不会是由宇宙线碰撞产生的,所以如果能够证明它大量存在的话,反物质恒星也一定存在,不过由于现在人类的科技还不够强大,所以人类对宇宙的了解还不是很多,人类作为地球上最有智慧的生命,从诞生以后就开始不断的研究和探索,现在人类对宇宙有了大概的认知和了解,未来随着人类科技的进步,说不定人类真的能够解开宇宙中反物质的奥秘,同时人类也能够利用大量的反物质,提升自己的科技水平,小编希望人类能够早日实现自己的梦想,对此,大家有什么想说的吗?

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