从美国太空总署改变计划,看蒋春暄的素数原理

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1、天地生人学术讲座快讯第213期（共3页）（2007年6月2日）[载www.tdsrjz.org或www.tdsr.cn]本期责编：宋正海（中国科学院自然科学史所）主题：从美国太空总署改变计划，看蒋春暄的素数原理***************************************************************************************从美国太空总署改变计划，看蒋春暄的素数原理张帆2007年4月4日，《纽约时报》报道，曾获诺贝尔奖的华裔物理学家丁肇中1995年提出以国际太空站侦测宇宙反物质的构想，美国太空

2、总署曾大声叫好，如今，这个计划却因航天飞机排不出档期把侦测器送上太空站而可能永久搁置。纽约时报说，除非美国太空总署改变主意，或计划获得更多资金，否则丁肇中博士的实验计划可能前功尽弃，永远停摆。以航班不够取消丁肇中的研究课题，显然没有足够的说服力。唯一合理的解释，是美国太空总署已经不看好这个课题，或者说更看好其它课题。该课题属于美国能源部的立项。当初反物质被认为是一种新能源而极具诱惑力。燃烧煤和石油产生的能量，只改变了物质的形态和结构，其质量不变。核反应损失不到千分之一的质量，而它产生的能量比热化学反应大千万倍。正反物质相遇而湮灭，是将全部质量转变为能

3、量，根据根据爱因思坦质能公式E=MC2，其释放出来的能量比核反应更大千万倍。所以就这个课题的重要性来说，它绝无取消的可能。取消该课题合理的解释，只能在于它的可能性方面，直白地说，美国太空总署在事隔12年之后，是否已经不相信反物质的存在？1998年，丁肇中第一次实施在太空中探测反物质的计划，将一个重达3吨的宇宙探测器（磁谱仪），搭载"发现号"航天飞机送上太空站，工作了200个小时，结果没有发现反物质存在的迹象。接下来就准备第二次探测。参加第二次探测计划的有十六个国家和地区、五十六个研究机构的五百名顶尖科学家，费时近10年，耗资十五亿美元，建造了一个更大

4、的重达7吨的探测器，目前已接近完工，预定明年底前运至美国肯尼迪太空中心，它将被发射到太空站工作3到5年。在这种情况下，如果没有充足的理由而取消这个计划，谁敢承担前功尽弃的损失。联想到今年2月传出的一个消息：美国即将关闭费米实验室的对撞机。那是在美国科学促进会上宣布的。这个消息意味着美国不再探测基本粒子，或者说不再以这样的方式探测基本粒子。尽管关闭对撞机的理由，也是“经费不足”，然而笔者还是有一个大胆的推测：美国的前沿物理科学正悄悄地进行着一个大的战略转移。换句话说，他们认为过去的研究走错了方向，决定改弦易辙。最早提出反物质理论的是狄拉克，时间在193

5、0年。根据狄拉克的理论，应该存在着正电子（反电子）。1932年安德森果然发现了正电子。狄拉克因此获得1933年的诺贝尔奖。1955年美国加州大学伯克利分校的物理学家又发现了反质子。这就更使物理学家们坚定了一个信念：任何粒子都有对应的反粒子，并由此产生联想：“反原子”、“反物质”乃至“反星球”同样也会存在。狄拉克的功绩在于建立了狄拉克方程。狄拉克方程是将薛定谔描述粒子运动的波动方程做了相对论性的变换，而相对论的本质就是事物的对称性。于是可以认为，狄拉克的工作就是将粒子运动的规律作了一个对称性的演绎。换句话说，事物的对称性乃是提出“反粒子”、“反原子”、

6、“反物质”乃至“反星球”的哲学基础。物理学家们认为对称性是宇宙间的普适定律，是不需要任何条件的。然而事实果真是这样的吗？物理学家们先是在宇宙射线中寻找反物质的踪迹，多年未有斩获。丁肇中的太空探测计划就是在这种情况下提出来的，考虑到宇宙射线中的反粒子可能在穿过地球上空的稀薄物质层时，被正物质所湮灭，于是丁肇中建议把探测工作放到太空中去进行，这才有了前面所讲的故事。现在看来，这个故事极有可能就此画上句号。4物理学家们还在实验室中制造反物质。1995年欧洲核子研究中心宣称他们制造了9个反氢原子。1996年美国费米实验室说他们制造了7个反氢原子。2000年欧

7、洲核子研究中心再次宣布，他们成功制造出约5万个低能态的反氢原子。不过这些反氢原子的寿命都很短，短到只有亿分之几秒。物理学家们解释说，这是由于反氢原子处于正物质包围中，正、反物质发生了湮灭。要命的是，人们并不能从中得到好处，因为制造反氢原子所消耗的能量，比它们释放出来的能量要多得多。这不得不令人怀疑是否违背了自然规律。其实在杨振宁和李政道发现了“宇称不守恒”之后，人们就应该敏感到对称性并不是宇宙间的普适定律，对称是需要条件的。也就是说，某些事物有它的“反事物”；某些事物则没有。1956年杨振宁和李政道发现了“宇称不守恒”。1957年就因此获得诺贝尔奖。

8、这样的立竿见影是少见的，许多诺贝尔奖的获得者都没有这样幸运，他们是在等待数年甚至数十年以后才被授予。那么，“