你知道嗎--現代科學中的100個問題 正文 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。

    這裡可以舉一個例子,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?當然是該寫在折縫裡了。

    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)。  
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