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[what if]第114期:反物质来袭  

本文作者:一起剥坚果

提问:

如果除了地球以外所有的物质都变成了反物质会发生什么?

—— Sean Gallagher

回答:

这次的结局并不怎么好。但与往常与“反物质”有关的绝大多数情形不同,这次结局来的十分缓慢,慢得让人窒息。

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据人类目前已知的信息来看,整个宇宙都是由物质组成的。没有人能够确切地知道为什么物质比反物质多,由于物理规律具有高度对称性,因而没有理由去指望其中一种物质会比另一种多。[1]

由反物质组成的星系是可能存在的,我们从没看到过它只是因为我们从来没去接触它。这个理念很不错,但如果有一个区域全是物质,而另一个区域全是反物质,那么在两个区域的边界我们应该会看到伽马射线的影子。但到目前为止,我们都没有观测到任何这种类型的伽马射线,或许再发射一台太空望远镜可能有所帮助。

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(我们正在提交一份申请书,希望能够得到资金用来搜寻可以关闭宇宙的开关,然后再建造一个巨大的用无线电控制的手去把这个开关按下去)

如果整个宇宙除了地球所有的物质都被替换成反物质,那我们就有大麻烦了。外太空并不“空”[2];其实太空中充满了稀薄的气体。[3][4][5][6]

地球的地磁场保护我们不受太阳风的伤害,也能保护我们不受反物质太阳风的伤害。太阳抛射出来的物质中有极小一部分会抵达地球,在穿过地磁场的过程中会产生极光。如果是反物质的话,极光会变得亮许多,但绝大多数时候都不会引发什么不好的后果。

流星才是真正的问题所在。

地球的大气层无时不刻不在“清理”途径其运行轨道的星际尘埃。[7]每天进入地球大气层的细小尘埃约有100吨,绝大部分尘埃质量在0.01微克上下;除此而外每天还有总重量相近大块头闯进大气层。

涌入的反物质尘埃会与大气层顶部发生碰撞,进而发生湮灭。物质原子核和反物质原子核、物质质子和反物质质子之间的相互作用十分复杂,[8]但最终都会产生大量伽马射线,进而产生大量热量。这股持续不断的物质(如果你的房子正好朝向地球运行的方向,在黎明时情况是最糟的)

反物质带来的热量和辐射极有可能把地球带入一个被称为“失控温室效应”的后果,这种情况下地球环境将会和金星非常相似。

但我们最该担心的其实是大块头的小行星。即使是像车里亚宾斯克陨石那样相对来说体型较小的小行星冲进大气层所产生的能量也会和当年灭绝恐龙的那颗陨石所产生的能量相当。[9]体型相对较大的小行星平均每隔几个月就会闯入地球大气层——不过大多数情况下都没有人注意到。如果它们都由反物质组成,那么每一颗小行星都将在空中引发巨大的能量冲击波,并在各地造成大火。[10]

至今为止,宇宙中是否有相当一部分的东西由反物质构成这个问题仍然没有确切的回答。答案很有可能是否定的,但我们需要再修建一个太空伽马射线望远镜才能给出一个确定的答案。

但是用一架望远镜能轻松排除其中一种可能性:即天空中所有东西都是反物质。

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(你拿了经费里的200万美元干什么去了?)

如果你有一架望远镜,也许你可以把这个发现发表出来。

注1:但既然事实如此,我们也别再乱猜了。
注2:确实已经很“外面”了,不管你信不信,反正我是信了。
注3:严格上说是等离子体。
注4:严格上说还有数量可观的固体尘埃。
注5:听着,许多小尘埃肉眼是看不到的,明白?
注6:好吧,有时也是看得到的。
注7:对我们来说不幸的是反物质极有可能会被物质产生的引力所吸引。
注8:大部分能量由中微子携带。
注9:不过好在车里雅宾斯克陨石产生的巨大能量局限于大气层顶端,因而对我们来说没什么大危害。
注10:如果反物质陨石足够大,撞上一大片云产生的能量会将它反弹回太空,而不会将其彻底摧毁。不过在现实情况下很难能够看到这种场景,除非这颗反物质陨石足够大,但同时它也会把地球给炸毁了。

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