在茫茫宇宙中,地球會受到太陽的引力,而生活在地球上的人類也會時刻感受到地球的引力。17世紀牛頓發表了劃時代巨著——《原理》,其中闡述了萬有引力定律。那個時代的天文學家運用萬有引力定律,僅靠紙筆就算出了太陽系第八大行星,海王星。20世紀初,愛因斯坦的廣義相對論,對引力作出了更為本質的解釋:引力是時空彎曲的表現形式。在這幾百年間人類仿佛開了掛似的,科技突飛猛進。
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如今舉頭四顧,我們身邊充滿了各種琳瑯滿目的電子產品。此刻您正在拿著的手機,為我們照明的電燈,夏天的“救命神器”——空調……誠然,支撐起人類社會的除了引力,還有電磁力。比如你推我一下,其實這其中起作用的也是電磁力。組成我們身體的原子帶有負電荷的電子,同性相斥,所以我們感受到了推力。
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引力、電磁力是作用在宏觀世界的兩種基本力。提起電磁力,我們兒時玩的磁鐵無疑是最直觀的代表。正電荷與正電荷之間同性相斥,正電荷與負電荷之間異性相吸。從小到大顯而易見的道理,引力適用嗎?
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一個具有質量的物體能在萬有引力的作用下對另一個物體產生吸引,距離不變,質量越大,引力也就越大。但是從未發現一個物體能夠排斥另一個物體。假設它們可以排斥,且強度與方式正好與引力相反,那我們就得到了“反引力”。是的,人類夢寐以求的“反引力”。在科幻電影中,外星文明往往能熟練駕馭這種能力,上天入地無所不能,甚至有人認為飛碟可以自由懸浮在空中就是靠的反引力。
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在真實的量子世界中,我們知道,質子帶正電,電子帶負電。但是在上世紀30年代,科學家們發現了奇特的“異類”,帶有負電荷的質子,帶有正電荷的電子等,它們被統稱為反粒子。反粒子與所對應的正粒子在質量、自旋、平均壽命和磁矩大小都相同;但兩者所帶電荷符號,磁矩和自旋的取向則相反。進入21世紀,科學家用大型強子對撞機制造出了少量的反氫原子。
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我們最為關心的是,這些反粒子是否具有反引力效應?可惜,答案是否定的。反粒子只是內部相加性量子數(如電荷、重子數等)與正粒子相反,兩者擁有總的質量是一致的,對時空彎曲的效應是相同的,引力仍為“正”。
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我們不得不從更本質的問題著手,在宇宙中,除了作用于宏觀的引力、電磁力,還有只在微觀量子世界才嶄露頭角的強力、弱力。眾所周知,力是需要通過“中介物質”傳遞才能起作用的。電磁力交換光子實現傳遞,強力是夸克之間通過交換膠子實現的,弱力則是靠w、z玻色子實現傳遞的。引力呢?我們肯定會脫口而出——引力子。
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在2013年,賜予萬物質量的上帝粒子——希格斯玻色子,已經在強子對撞機中得到了證實。可是科學家尋覓近半個世紀的引力子卻仍未有確實證據。懸而未決的引力子或許就是人類實現反引力的關鍵。只要引力子實錘,我們就能設法找到反引力子,在遙遠的未來,人類就能夠實現反引力的構想。
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在人類的歷史上,從來不乏努力追逐反引力的科學家。出生于1856年的“電學神人”尼古拉斯·特斯拉,如今馬斯克創立的大名鼎鼎的新能源汽車公司——特斯拉,就是為紀念他,而以其名字來命名的。據說在特斯拉80歲高齡時,完成了《引力的動態理論》,這套理論是允許反引力存在的。民間傳言,他設計的裝置像一口大鐘,有兩個裝有液態金屬的反向旋轉圓筒。一旦啟動會對周圍生物帶來危害,美國政府也出面干涉這項研究,最后只能不了了之。
上世紀90年代,俄國物理學家波德克勒特諾夫通過試驗發現,把一個超導陶瓷盤在極低的溫度下高速旋轉,盤里放上物體,這些物體的重量會減少約0.5%。科學家將之視為反引力現象,對此重點研究。
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總的來說,無論是實驗還是理論,人們在反引力領域都收效甚微。到底是反引力確實不可為之,還是人類被一葉障目?我們天天聽見的聲音,聲波會向天空擴散而去,意味著它們往“上”掉,聲音的引力質量是否為負?占宇宙總質量近七成的暗能量,驅動著我們的宇宙加速膨脹,使星系逐漸遠離。那暗能量又是否就是……
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