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破解新世纪科技之谜

时间:2022-02-09 理论教育 版权反馈
【摘要】:从上一章的介绍中,读者们已经初步了解到暗物质和暗能量的成分、来源和最基本的物理特性,也知道了冷沸材料与强磁激发能的重要性。亲爱的读者,您的想法完全正确,人类必须探求新的技术途径来获取21世纪以暗物质、暗能量的科学为核心的科技新纪元的敲门砖!

从上一章的介绍中,读者们已经初步了解到暗物质和暗能量的成分、来源和最基本的物理特性,也知道了冷沸材料与强磁激发能的重要性。笔者也提到:“如果我们能当机立断付诸行动,以人类2006年的技术水平为出发点,五年左右的时间就可以提取出这两种超级材料,并进而引发世界范围内广泛领域的工业技术革命。人类21世纪的科学技术,就是研究、提取和利用冷沸材料、强磁激发能以及使用真空能为核心内容的科学技术!”下面就让我们来探讨一下提取冷沸材料与强磁激发能的技术途径。

欧洲核子研究中心于2002年底宣布,他们在这一年中成功地制造了五万个反氢原子。反氢原子是由反质子和正电子组成的,他们在反质子减速器上对减速而延长了寿命的反质子进行了观察,根据观察结果他们认为反质子的内部基本结构和正质子没有什么不同。实际上他们得出的这一结论是似是而非的。笔者在本书第6章中介绍的有关磁单极子、引力子和能量子三元基链图中已经提到:“只要使质子外膜的胶子在受能共振的情况下改变旋转方向,就可迫使内核夸克转性,使正质子转变为反质子。”这就意味着,除了夸克外部胶子的旋转方向不同而导致反质子的电荷特性变为负电荷之外,反质子的内核夸克也发生了转性,与正质子的内核夸克特性恰好相反。2002年一年之中制造出五万个反氢原子,是人类第一次大批量地制造反物质的一次壮举。但是,5×104与阿伏加德罗数(1g原子所含的原子数)6.0221367×1023相比简直就是微不足道了!在高能粒子加速器上对正质子加速之后使之与钨靶相撞,一亿个正质子可以撞出一个反质子!一年之中撞出五万个反质子来,不是壮举是什么!由此亦可知欧洲核子研究中心制造反氢原子所使用方法的艰巨性和局限性。2005年4月美国布鲁克海文实验室又循此路线利用加速到接近光速的金原子相撞,在人类历史上第一次获得了夸克—胶子等离子体。机敏的读者可能会想到,人类似乎不大可能使用这种方法来获取成千上万吨的夸克—胶子等离子体用于制造冷沸材料和强磁激发能材料。亲爱的读者,您的想法完全正确,人类必须探求新的技术途径来获取21世纪以暗物质、暗能量的科学为核心的科技新纪元的敲门砖!只要国家需要,中国学者完全有能力在世界上率先提出和完成大规模分解质子而获得夸克—冷沸物质以及胶子—强磁激发能的实验室及工业生产的全新技术,让中国在这一领域里捷足先登。

金离子束碰撞后的结果

虽然由质子、中子、电子构成的显物质世界只占构成宇宙物质总量的4.4%,但我们身边的质子比比皆是,取之不尽用之不竭,将水电离即可获得质子;问题仅仅在于使用什么方法才能打破夸克禁闭效应,克服夸克与胶子之间的强相互作用,将夸克与胶子分离开来。首先来看看目前正在探索研究的实现受控热核反应的惯性约束方法。法国人正在建造的惯性约束装置是一个直径5m的圆球,在球面上布置有241支大功率激光器,支支激光器的射线都聚焦在球心,同时照射直径1mm左右的氘、氚实心或空心小丸。在十亿分之几秒的时间里,激光被靶丸吸收,周围形成几千万摄氏度的高温等离子体组成的冕区,发出比太阳耀眼得多的光芒,使靶丸大部分外层靶材受热向外喷射,由于反冲力形成的聚心冲击波,将靶芯千百倍地压缩,并产生上亿度的高温。依靠聚心压缩的惯性,靶芯在尚未来得及分散前发生聚变。但为了使激光聚变达到可以实用的规模,必须使激光的能量达到几千万到几十亿焦耳。要想得到如此大的激光能量是难以想象的。因此激光聚变虽然原理上是可行的,实践中却使科学家们望而生畏。显而易见,这种方法不可能用于质子分解。激光再强也仍然是电磁波,电磁力根本不是强相互作用的对手。γ射线(包括最强的硬γ射线)也是一样,虽然宇宙射线中充满了γ射线,但它仍是电磁射线,与夸克禁闭效应的力量不可同日而语。

汤川秀树

出路何在呢?人类是大自然的一部分,人类生存发展的必由之路从来就不该是“人定胜天”思想指导下违反自然生态规律的蛮干,而应是与自然取得和谐,师从自然、利用自然而取得发展。为了解决分解质子获得夸克和胶子的难题,让我们也从大自然中获取启迪吧。宇宙射线中除了γ射线之外,还有更强的重磅炸弹,那就是介子。根据夸克模型,介子是由一个夸克和一个反夸克组成的束缚态,这一对夸克和反夸克可以是不同味的。1935年,日本物理学家汤川秀树提出了介子场理论,预言存在一种“介子”,参与了核子之间的强相互作用,并预言这种介子的质量应该为电子的200倍。介子的发现是从核力的研究开始的。根据试验测得的核力强度进行的计算结果表明,如果核力是由于核子之间交换粒子而产生的话,那么这种粒子的静止质量的大小约为电子静止质量的200到300倍。1947年从宇宙射线发现的π介子符合这种要求。后来又从宇宙射线中发现一批不速之客,其中一类就是重介子。重介子即是比π介子更重的介子,如K+、K0、K-等。现在介子类包括带正负电的以及中性的π介子,带正负电的以及中性的κ介子,和近来才发现的η介子。介子类的基本粒子的静质量介于轻子和重子之间,所以取名为介子。B介子是一种很重的粒子,其质量约为质子的5倍,它的大部分的质量是最重的b夸克提供的(因为u或d是最轻的夸克,比b夸克轻很多),堪称介子射线中的超级重磅炸弹。介子和重子都归属于强子,介子衰变之后产生γ射线。如果能够对介子射线进行集束聚焦处理,就完全有可能利用介子所拥有的超强能量破解质子而获得夸克—胶子等离子体。介子与核子相互作用的研究已经成为当代高能物理和强子物理研究的重要核心方向之一,它与高能物理交叉结合,已成为目前世界各国最关注且投入人力、财力和物力最多的科研项目之一。但是,迄今为止人工制造的介子均是在高能加速器中利用高速粒子碰撞获得的。显然,这种方法并不能用于大规模质子分解技术。我们真正需要的是一种不为世人和国际理论物理学界所知的完全不同于激光器的高能量介子射线器,它的功率级别略低于神光Ⅱ型激光器。利用介子射线器构成梯压振动心聚真空射浮分离技术,即可大批量分解质子,实现工业化生产冷沸材料和强磁激发能的目的。万事俱备,只欠东风,机不可失,时不我待,只要我们能当机立断,我国就完全有能力立即着手进行制造研究。这是一次千载难逢的能使中华民族高立于世界科技之林的机会。

粒子相撞

质子流被介子射线冲击轰炸而发生分解之后所产生的夸克—胶子等离子体可在电磁离心机上加以分离。重质量的夸克从离心机上甩出之后,保存在-60℃的环境中可呈游离态存在。继续降温到-121℃并予以压缩之后变为胶黏状,可进行塑性加工;再降温则呈现液态;当温度低于绝对温度3K之后,冷沸物质变成游离气态,这也是“冷沸”一词的来由。显而易见,这种在低温下变软、液化甚至气化的材料是不可能在宇宙深空的低温中工作的。解决的方法极为简单:只要向冷沸物质中渗入一定量的惰性气体,就可立即获得在超低温、低温、常温、高温以及超高温广阔温度范围内都具有超级强度的固态优质材料。惰性气体属于热沸材料,与冷沸材料以适当比例掺合后,在-121℃到-245℃的范围内可结晶析出并形成性能各异的多种固态材料。随着惰性气体掺入比例的变化以及结晶体析出温度及时效冷处理时间的长短不同,会产生三角形、菱形、正方形、等六边蜂巢形等形状各异的微结晶体,从而使所得材料具备形形色色的性能以适应不同的需要。微结晶体的形状不同,其内部所含的冷沸材料基本粒子的数目也不同,一般数量在数百到数千之间。由此可知,微结晶体的尺度也是非常微小的。利用冷处理的时效作用,还可以改变已有材料的微结晶形状和性能,使冷沸材料具备金属特性或非金属特性。

我们之所以把冷沸材料称为超级材料,是因为它具有一系列人类目前使用的热沸材料前所未有的超级性能:

1.金属冷沸材料的最高耐温温度是10200℃;非金属冷沸材料的最高耐温温度是7400℃。相形之下,热沸材料中最耐温的金属材料钨的熔点是3380℃,非金属材料中耐温的佼佼者金刚石的熔点约4000℃。

2.冷沸材料是超轻材料,它的密度为0.05g/cm3,大约是松木密度的1/10。相形之下,铁的密度为7.81g/cm3,而钨的密度则高达19.3g/cm3

3.金属冷沸材料是名副其实的高温电超导和磁超导材料,在数千度的高温下都保有超导性能,而不像现在人类所谓的高温超导材料只能在-70℃以下具有超导性能。

4.非金属冷沸材料是优秀的耐磨材料和阻磁材料。

5.同一种成分的冷沸材料可以随冷处理时效工艺的不同,在金属与非金属之间转换。

6.冷沸材料在常温及高温均具有超强结构强度,既柔韧又坚硬,对其进行加工必须在低温下进行。

从以上论述不难看出,冷沸材料的优异性能将为航空航天工程师和电子工程师提供前所未有的自由空间,去研制一系列前所未有的航空航天发动机和飞行器、超级机械和电子设备,引发新一轮的工业科技革命。

让我们再来看看比冷沸材料更加弥足珍贵的强磁激发能材料,在离心静电分离机的中心电极上吸附着的灰白色粉末状物质就是强磁激发能材料,它有着众多的地球人类连做梦也不敢奢望的奇异特性:

1.它是基础核能材料,可以实现百分之百的质能互换,达到李政道所说的“使物质的质量全部消失,完全转化为能量”。

2.它就是人类踏破铁鞋无觅处的磁单极子,由它构成的磁性材料可以产生超强磁场。一段150mm的强磁激发能材料所产生的磁场强度就可以和现在世界上最大的重达150t的电磁铁一争高下;这段强磁激发能可把低速质子束迅速加速到3~8km/s的高速。

3.强磁激发能材料的出现,将使远胜于激光射线器的无坚不摧的光磁(死光)射线器、不同于磁约束和惯性约束的真正可以实现的光磁射线控制的受控热核反应、用于星系飞行的反物质光子发动机、使飞船能在引力场中任意悬停和升降的反重力真空能发动机、无惯性力屏蔽舱、使飞碟四维时空隐身消失进入更高维空间而实现虫洞飞行的关键装置——多维时空缠绕机、迷你型氢弹,以及以上技术组合而成的能执行星系间飞行的星际飞船等一系列新技术装置在今后几十年中成为现实。

有了强磁激发能和冷沸材料在手,21世纪的人类就像获得了上帝赋予的尚方宝剑,拥有了开启人类前所未有的文明新纪元的决定性力量,人类将拥有飞出太阳系而探索和移居其他星系的能力。强磁激发能将进一步增强人类控制物质本性(material nature)的能力。但是,在人类社会发展的现阶段,这世界似乎还没有准备好迎接这种神奇力量的出现。人类中的邪恶者仍然是自私、野蛮、愚昧和残忍,他们的残暴(战争)有负于上苍对其的信任。也许当今并非这种高能的力量造福于人类的福祉和进步的最恰当时机。但不管怎样,人类科技的先驱已经闯入了这一充满魅惑的领域。

伟大的英雄普罗米修斯把天火盗到了人间,使人间出现了光明(而火正是人类征服自然的原初技术之一)。这位伟大的英雄被万神之神宙斯锁在高加索山的悬崖上,残酷折磨,但他永不屈服,永不低头。普罗米修斯为人类技术和文明发展做出了不灭的贡献。暗物质、暗能量及其相关科学技术就是人类21世纪获得的新火种!虽然笔者在本书中并没有详细的解说技术细节,但读者们依然可以从中看出21世纪人类科学技术的恢宏蓝图。本书在第2章中曾提到,这些以科幻科普形式写出的内容,绝不仅仅是为了给孩子们增添幻想空间,它们同样也是为勇于探索的诚实的科学家写的,让他们从中获得有益的启迪。此刻,笔者不禁想起了索罗门的箴言:“我是阿拉法,我是欧米卡。”对人类而言,亘古永能的大自然就是阿拉法和欧米卡。地球人类的智能是宇宙智能的一个组成部分,她蕴于自然、师从自然,又从宇宙大自然的智能中获取营养和灵感。大自然造化的永能和神性是明明可知的,借着所造之物就可晓得,使人无可摧讳。诚实而睿智的人们啊,在这些宇宙智能的稀世珍宝面前,请放下轻蔑去谦卑地思索和钻研吧!

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