大自然中的“反狀態”

高　坳

在現代科技迅猛發展的今天，科學家開始對一些自然現象的“反狀態”予以關注，并采取積極的措施加以開發利用，使之更好地為人類社會服務。

“反物質嶄露頭角

反物質概念由英國物理學家保羅，狄拉克最早提出。他在20世紀30年代預言，每一種粒子都應該有一個與之相對的反粒子，例如反電子，其質量與電子完全相同，而攜帶的電荷正好相反。

反物質是正常物質的反狀態，當正反物質相遇時，雙方就會相互湮滅抵消，發生爆炸并產生巨大能量，其能量釋放率要遠高于氫彈爆炸。科學家認為，宇宙誕生之初曾經產生了等量的物質與反物質。后來，由于某種原因，大部分反物質轉化為物質。再加上有的反物質難于被觀測，所以，在我們看來當今世界主要是由物質組成。

歐洲航天局的伽馬射線天文觀測臺，證實了宇宙間反物質的存在。他們對宇宙中央的一個區域進行了認真的觀測分析。發現這個區域聚集著大量的反物質，此外，伽馬射線天文觀測臺還證明，這些反物質來源很多，它不是聚集在某個確定的點周圍，而是廣布于宇宙空間。

科學家對太陽耀斑進行觀測分析后發現，太陽耀斑在釋放出大量能量的同時，也會產生反物質，太陽耀斑是一種最劇烈的太陽活動，最大的太陽耀斑釋放出的能量，相當于10億顆100萬噸級核彈的威力，

北美洲北部地區受地球磁場和大氣影響較小，自1933年以來，日美研究小組就在那里用氣球進行反物質觀測。為了不讓氣球飛跑，必須采取當天回收的辦法。而在南極上空，氣球可持續飛行兩周，觀測數據能大幅度增加。為此，一個由日本和美國科學家組成的研究小組，計劃在南極上空放飛氣球，目標是觀測低能反質子和反氦原子核、捕捉反物質天體釋放出的反粒子，尋找反物質天體存在的證據。

反物質潛在且十分誘人的用途，是用來制造星際航行火箭的超級燃料，將氫和反氫混合湮滅來獲得能量，0.01克這種燃料所產生的推力相當于120噸由液態氫和液態氧組成的傳統燃料。攜帶反物質進行星際旅行，可以減少攜帶的燃料質量。目前，人們發現和制造的反物質粒子雖然不多，但正電子作為反物質的一種形式，已經有了許多實際用途。例如，正電子發射X射線層析照相術(PET)，醫生利用PET掃描不僅能得出病人軟組織的詳細圖像，而且能夠觀察人們體內的化學過程以及在進行認知活動時大腦各部分消耗“燃料”的速度。

“反重力”作用奇妙

1923年，一位技術人員在進行電力試驗時發現，當電容器極板間的電壓達到7萬～30萬伏時，整個電容器會沿著正極方向快速移動，移動速度可達每小時幾百千米。后來，他利用這個原理，在一個直徑為38厘米的碟形模型上，成功地使其帶動重物快速移動。這個碟形模型既沒有推進器，也沒有噴射裝置，更沒有任何移動裝置，而且，碟內的重物在快速運動時也沒有被移動的反應，因為，它們也同樣處于變形的局部重力場中。

這個碟型裝置試驗使人們感受到了“反重力”的奇妙作用。原來，高壓帶電的電容器，自身形成了一個人造重力場，這個重力場能夠抗衡地球重力，從而使電容器在沒有外力的情況下移動。

1992年，芬蘭制造了一個直徑為145厘米、厚度為6厘米的超導盤，當超導盤溫度降到-233℃時，將其置于一個交變電流產生的旋轉磁場中，超導體產生感應電流，感應電流受到電磁力的作用，使得超導盤跟著磁場旋轉。超導盤的轉速達到每分鐘5000轉時，一個奇怪的現象出現了：置于超導盤上的物體喪失了百分之一的重量；而且旋轉速度越快i物體的重量喪失得越多。后來證實，這是由于“重力屏蔽”作用減少了地球對物體的引力，從而使得物體重量喪失。

現在，加拿大、法國和美國的研究人員。都計劃在宇宙飛行器的底部裝上重力屏蔽裝置，對此，物理學家聲稱，即使很小的推動力，對宇宙飛行器來說，也是至關重要的，美國航空航天局的一個研究小組，經過兩年的努力，終于獲得批準建造認為可以屏蔽物質重力的裝置。實驗若是獲得成功，將改變重力這個自然界最基本的作用力。

反重力控制是人類多年來的夢想，因為用一般的推動力，飛船以極高加速度運動，對飛船本身是極度危險的，會將其中的東西以極大的壓力壓向飛船的尾部和側面。而如果有反重力，則完全不會出現這種問題，未來火箭和內燃機將不再存在，取而代之的將是以重力和反重力作為推進力的太空船或是航空器，以及日常生活中常用的車、船、電梯等新型現代設施，

“反參透”推廣應用

滲透一詞來源于希臘文osmos，意指一種推動力，是自然界常見的一種現象，比如將一根黃瓜放入鹽水中，黃瓜就會因失水而變小，黃瓜中的水分子進入鹽水溶液的過程就是滲透過程。所以說，滲透作用就是某種溶劑通過半透膜(一種允許溶劑分子通過，不允許溶質分子通過的膜)，從低濃度溶液向高濃度溶液轉移的現象，滲透作用所形成的流體靜壓叫滲透壓。

然而，若在濃溶液側施加一個大于滲透壓的壓力時，濃溶液中的溶劑會向稀溶液流動，即與原來滲透作用的溶劑流向相反，這一現象被稱為“反滲透”。如果將鹽水加入設施的一端，并在該端施加超過該鹽水滲透壓的壓力，我們就可以在另一端得到純水。

反滲透技術是當今最先進和最節能有效的膜分離技術。由于反滲透膜的膜孔徑非常小，因此能夠有效地去除水中的溶解鹽類、膠體、微生物、有機物等，去除率可以高達97％～98％。

反滲透設施生產關鍵在于反滲透半透膜。上有眾多的孔，這些孔的大小與水分子的大小相當，由于細菌、病毒、大部分有機污染物和水合離子均比水分子大得多，因此不能透過反滲透半透膜而與透過反滲透膜的水相分離。目前，膜污染是反滲透應用中的最大問題，現在已有幾種抗污染性能強、使用壽命長、清洗頻度低且易清洗的低污染膜問世。

普通水處理時反滲透膜的使用溫度為0℃～45℃，但在需要耐90℃高溫殺菌的特殊場合，可使用耐高溫、耐化學藥品的反滲透膜，此外，各種有特殊膜元件結構的食品級或衛生級的反滲透膜也開始應用，另據報道，挪威能源集團經過10年技術研發，現已投資1億克朗，在布斯克呂德郡建設世界首個試驗型海洋滲透能發電廠。這座新型電廠預計于2008年底完工。至2015年，發電廠可以將其電力正常進入入網狀態，到那時，海洋滲透能將成為重要的綠色能源，供人類社會使用，

(文章代碼：1802)

[責任編輯]龐 云