“世紀之謎”的啟發

“三大‘世紀之謎’觸發了我的研究激情。”今年9月的一天，愛德華茲向五角大樓的官員們介紹他的反物質武器研發進展時如是說。

另一次“世紀之謎”發生在1979年9月22日。當天，美國衛星拍到了西非沿海發生的一次強烈“核爆炸”。然而，當時只有美、蘇、英等少數几個國家擁有核武器，西非發生核爆炸的原因迄今不明。

第三次“世紀之謎”發生于1984年4月29日晚10點。當時，一架日本班機飛抵美國阿拉斯加上空，副機長突然發現，飛機前方突然出現了一團巨大的“蘑菇云”，急速向四周擴散……在這條航線上飛行的其他三架飛機的機長也同時看到了這一怪象。然而，這四架飛機降落后，機上人員和飛機機體上并沒有發現任何放射性污染的痕跡。

三大“世紀之謎”一直令科學界大惑不解，直到1986年科學界對反物質的研究有了突破性進展后，才有人提出：上述三次大爆炸可能是反物質發揮左右的結果！

就在全球科學界紛紛猜測三大“世紀之謎”成因的時候，美國的一個年輕人也開始“不自量力”地盯上了這些懸案。這個年輕人就是愛德華茲。1990年，他從美國麻省理工學院畢業，獲得物理學博士學位。年方三十的他，先是到美國費米國家加速器研究所工作，并在那里開始深入接觸反物質理論與具體的研究項目。

NASA設想的反物質推進火箭

“我們都知道，自然界的物體都是由質子、中子和電子組成的，而所有的微觀粒子都有各自的反粒子……這些反物質所產生的威力，經過三大‘世紀之謎’曝露了出來。”很快，愛德華茲就能頭頭是道地向美國軍方兜售他的反物質理論了。2000年，在反物質研究領域嶄露頭角的愛德華茲，出任格林空軍基地“革命性彈藥”研發小組的負責人，開始專事反物質武器研究。此時，美國科學界已開始有人將其稱為“美國反物質武器之父”。

2004年3月24日，在美國宇航局召開的“先進概念研討會”上，愛德華茲露了一回臉。不過，他并沒有透露他主持的反物質武器研究項目的進展情況，而是發了一通牢騷：雖說各國都投入了巨大的人力物力，可是反物質的研究仍然進展緩慢，原因是無法用粒子加速器生產出足夠多的反物質。而且，生產一千億分之一克的反物質，需要耗資近60億美元！此外，正電子的活動很難控制，很難把它們儲存在特制的容器中，而這意味著它毫無軍事價值可言。

發完牢騷，愛德華茲就離開了。從此，他和他的科研小組銷聲匿跡，不知所終。外界因此一度認為，愛德華茲早已知難而退。

比原子彈還可怕

2008年9月的一天，愛德華茲突然現身美國五角大樓，向美軍高官匯報他的最新研究成果。

“我們在反物質武器的研究上已獲得重大突破──我們成功研發了一種能長期有效儲存反物質的容器，這意味著反物質的軍事用途即將成為現實！”愛德華茲很得意地開始給在坐的將軍們講課。那么，反物質武器到底有多大威力呢？

愛德華茲當天主持了一次代號為“反物質特攻－2008”的電腦模擬演習：201X年，一名美軍士兵攜一枚反物質定時炸彈潛入C國首都，在市中心臨近C國總參謀部大樓的公共廁所內安裝好后從容撤出。軍事行動開始后，反物質定時炸彈爆炸，C國總參謀部大樓和附屬設施化為灰燼，而這名士兵所攜的反物質炸彈只有五千萬分之一克！

反物質研究衛星

隨后，一枚反物質脈沖炸彈在C國電力和通信網絡上空引爆，剎那間，該國的軍事和社會活動徹底癱瘓……看得目瞪口呆的五角大樓高官驚嘆：“几克重的反物質炸彈就能毀滅地球了！”

演習結束后，愛德華茲解釋說：“物質與反物質的關系，與中國古代的陰陽學說十分類似。”在自然界中，任何一種“次原子粒子”（比原子還小的粒子）都有一種與之對應的反物質，如果這兩種物質發生猛烈撞擊，那么它們都將消失，并釋放出巨大的能量。

令人稱奇的是，與核彈不同，反物質炸彈爆炸時并不會產生核輻射，是一種“干淨的氫彈”。它擁有氫彈爆炸的威力，卻不會造成核輻射污染……當然，反物質研究不只用于戰爭，”愛德華茲解釋說：“1克反物質就足以為23架航天飛機提供動力。這可以從根本上改變能源供應的模式，將會是一場能源革命。”

“開啟魔瓶的人”

然而，這種被愛德華茲稱為“干淨”的新武器，卻令世界各國的軍事家們憂心忡忡。

普林斯頓大學高級研究所的歷史學家、科學家喬治﹒戴森指出，“干淨”的反物質武器遠比“骯臟”的核武器更可怕，因為它更有可能投入實戰。普通的原子彈、氫彈一般只作為戰略威懾手段，基本不可能在常規戰爭或局部戰爭中使用。因為常規核武器除了威力巨大外，還會產生核輻射，會污染戰區的土壤、水源和空氣，并對生物和植物造成巨大輻射傷害，引起人道主義災難。

而使用反物質武器則相對“干淨”，不用擔心核殘留。如果美國研制出反物質武器，那么，美軍在戰場上將更加無所顧忌──由于它沒有核殘留，美軍可能會將其歸類為常規武器。

軍事專家們的這種擔憂并非沒有道理。早在2004年，愛德華茲公開其研究進展后，很多國家就加快了反物質武器研究的進度，法國和瑞士合建了歐洲反物質研究中心，俄羅斯高能物理研究所也在做反物質軍事用途的研究，并且“有重大進展”。因而，有人將愛德華茲比作“開啟魔瓶的人”，確實并不為過。

物質與反物質結合釋放出高能光子或伽瑪射線

背景資料──反物質：

在粒子物理學里，反物質是反粒子概念的延伸，反物質是由反粒子構成的，如同普通物質是由普通粒子所構成的。例如一顆反電子和一顆反質子(正電子)能形成一個反氫原子，如同電子和質子形成一般物質的氫原子。

物質與反物質的結合，會如同粒子與反粒子結合一般，導致兩者湮滅，且因而釋放出高能光子或伽瑪射線。根據愛因斯坦著名的質能關系式──E=mc²告訴我們，質量泯滅，產生能量。正反物質湮滅時質量几乎損失殆盡，產生的能量比重核裂變和輕核聚變產生的少許質量差異大得多，爆發的能量也大得多，會將100%質量轉化成能量，而利用聚變反應的氫彈則大約只有7%的質能轉換。

反物質的一大難題在于倘若能制造出來的話，也需要用某種特殊手段約束在真空環境里，這就是肯尼斯﹒愛德華茲聲稱的重要突破──找了約束反物質的手段

盡管在人們已經在實驗室中制造出了為數眾多的反原子，然而目前在自然界中尚沒有發現反物質。反粒子(例如反氫）可以人工制造出極少量，但卻不足以達到可對這些物質驗証其理論性的程度。反物質倘若能制造出來的話，也需要用某種特殊手段約束在真空環境里。

理論上宇宙大爆炸時所產生的粒子與反粒子應該數量相同，但是為什么現今所遺留下來的絕大多數都是正粒子，這即重要的物理猜想──“正反物質對稱性破壞”(對稱破缺)。

一種在科學界受到普遍認同的理論認為，宇宙大爆炸早期曾產生了數量相當的物質和反物質，隨后發生的物質和反物質的湮滅消耗掉了絕大部分的正、反物質，遺留下的少部分正物質構成(正粒子與反粒子的衰變略有不同)了現如今空曠遼闊的宇宙。

1997年4月，美國天文學家宣布他們在宇宙中發現一個高達2940光年的“反物質噴泉”

反物質研究是物理研究的前沿領域。在科學與科幻領域，宇宙中是否存在反物質、如何人工制造反物質、如何駕馭反物質，都成了物理之謎中的最大難題之一。

1995年歐洲核子研究中心的科學家在實驗室中制造出了世界上第一批反物質--反氫原子。1996年，美國的費米國立加速器實驗室成功制造出7個反氫原子。

1997年4月，美國天文學家宣布他們利用伽馬射線探測衛星發現，在銀河系上方約3500光年處有一個不斷噴射反物質的反物質源，它噴射出的反物質形成了一個高達2940光年的“反物質噴泉”。

2000年9月18日，歐洲核子研究中心宣布他們已經成功制造出約5萬個低能狀態的反氫原子，這是人類首次在實驗室條件下制造出大批量的反物質。

歐洲最新的強子對撞試驗機隧道內部

因為物質與反物質的湮滅時帶來最大的能源效率，且所以一直有人研究其作為新能源的可行性，主要用于在太空很難補給燃料的航天用，甚至作為反物質武器。

但是由于目前人為制造反物質的方式，是由加速粒子打擊固定靶產生反粒子，再減速合成的。此過程所需要的能量遠大于湮滅作用所放出的能量，且生成反物質的速率極低，因此尚不具有經濟價值。生產一千億分之一克的反物質，需要耗資近60億美元！

1998年6月2日，美國發現號航天飛機攜帶阿爾法磁譜儀發射升空。阿爾法磁譜儀是專門設計用來尋找宇宙中的反物質及暗物質的儀器。然而這次飛行并沒有發現反物質，但采集了宇宙中各種同位素的相對精度和高能光子大量富有價值的數據。

阿爾法磁譜儀（Alpha Magnetic Spectrometer，縮寫：AMS）是一個計划安裝于國際空間站上的粒子物理試驗設備，最初由麻省理工大學的華裔物理學家、諾貝爾物理學獎獲得者丁肇中提議。阿爾法磁譜儀將依靠一個巨大的超導磁鐵及六個超高精確度的探測器來完成它搜索的使命。

AMS是諾貝爾物理獎得主丁肇中教授領導的人類跨世紀大型國際合作科學實驗項目，計有美國、中國、俄羅斯等10多個國家和地區37個科研機構參加。中國承擔AMS最關鍵部件棗永磁體系統的研制，永磁體系統的結構部分由中國運載火箭技朮研究院（CALT）承擔﹔永磁部分由中國科學院電工研究所承制。總體設計部負責AMS主結構的設計、分析和試驗。

新一代的磁譜儀AMS-02計划在2008年底前完成組裝，自日內瓦運達美國肯尼迪航天中心。這個粒子物理的實驗將在國際空間站(ISS)得主構架上被放置三年，遠離大氣層以保証不受干擾，并充分利用國際空間站上的系統來采集數據。原計划阿爾法磁譜儀由NASA的航天飛機送入太空。但由于航天飛機近年來事故的影響，現在已計划的飛行中沒有確定發射阿爾法磁譜儀的任務。

歐洲強子對撞試驗機核心設備結構圖

LHC的超導電四極電磁鐵

歐洲粒子研究中心是世界上最大型的高能物理學實驗室，也是互聯網www格式的發源地。它位于瑞士日內瓦西部接壤法國的梅漢（Meyrin）邊境地區，成立于1954年9月29日，目前有20個歐洲國家為成員國。

它的主要功能是為高能物理學研究的需要，提供粒子加速器和其它基礎設施，以進行許多國際合作的實驗。同時也設立了資料處理能力很強的大型電腦中心，協助實驗數據的分析，供其他地方的研究員使用，形成了一個龐大的網絡中樞。

2008年9月10日開始試運轉的大型強子對撞器（LHC）包含了一個圓周為27公里、直徑3米的圓形隧道，位于地下50至150米之間。隧道貫穿瑞士與法國邊境，主要的部份大半位于法國。LHC是世界上最大的粒子加速器設施，有全球85個國家中的多個大學與研究機構超過8000位物理學家共同參與。