大自然中的“反状态”

高　坳

在现代科技迅猛发展的今天，科学家开始对一些自然现象的“反状态”予以关注，并采取积极的措施加以开发利用，使之更好地为人类社会服务。

“反物质崭露头角

反物质概念由英国物理学家保罗，狄拉克最早提出。他在20世纪30年代预言，每一种粒子都应该有一个与之相对的反粒子，例如反电子，其质量与电子完全相同，而携带的电荷正好相反。

反物质是正常物质的反状态，当正反物质相遇时，双方就会相互湮灭抵消，发生爆炸并产生巨大能量，其能量释放率要远高于氢弹爆炸。科学家认为，宇宙诞生之初曾经产生了等量的物质与反物质。后来，由于某种原因，大部分反物质转化为物质。再加上有的反物质难于被观测，所以，在我们看来当今世界主要是由物质组成。

欧洲航天局的伽马射线天文观测台，证实了宇宙间反物质的存在。他们对宇宙中央的一个区域进行了认真的观测分析。发现这个区域聚集着大量的反物质，此外，伽马射线天文观测台还证明，这些反物质来源很多，它不是聚集在某个确定的点周围，而是广布于宇宙空间。

科学家对太阳耀斑进行观测分析后发现，太阳耀斑在释放出大量能量的同时，也会产生反物质，太阳耀斑是一种最剧烈的太阳活动，最大的太阳耀斑释放出的能量，相当于10亿颗100万吨级核弹的威力，

北美洲北部地区受地球磁场和大气影响较小，自1933年以来，日美研究小组就在那里用气球进行反物质观测。为了不让气球飞跑，必须采取当天回收的办法。而在南极上空，气球可持续飞行两周，观测数据能大幅度增加。为此，一个由日本和美国科学家组成的研究小组，计划在南极上空放飞气球，目标是观测低能反质子和反氦原子核、捕捉反物质天体释放出的反粒子，寻找反物质天体存在的证据。

反物质潜在且十分诱人的用途，是用来制造星际航行火箭的超级燃料，将氢和反氢混合湮灭来获得能量，0.01克这种燃料所产生的推力相当于120吨由液态氢和液态氧组成的传统燃料。携带反物质进行星际旅行，可以减少携带的燃料质量。目前，人们发现和制造的反物质粒子虽然不多，但正电子作为反物质的一种形式，已经有了许多实际用途。例如，正电子发射X射线层析照相术(PET)，医生利用PET扫描不仅能得出病人软组织的详细图像，而且能够观察人们体内的化学过程以及在进行认知活动时大脑各部分消耗“燃料”的速度。

“反重力”作用奇妙

1923年，一位技术人员在进行电力试验时发现，当电容器极板间的电压达到7万～30万伏时，整个电容器会沿着正极方向快速移动，移动速度可达每小时几百千米。后来，他利用这个原理，在一个直径为38厘米的碟形模型上，成功地使其带动重物快速移动。这个碟形模型既没有推进器，也没有喷射装置，更没有任何移动装置，而且，碟内的重物在快速运动时也没有被移动的反应，因为，它们也同样处于变形的局部重力场中。

这个碟型装置试验使人们感受到了“反重力”的奇妙作用。原来，高压带电的电容器，自身形成了一个人造重力场，这个重力场能够抗衡地球重力，从而使电容器在没有外力的情况下移动。

1992年，芬兰制造了一个直径为145厘米、厚度为6厘米的超导盘，当超导盘温度降到-233℃时，将其置于一个交变电流产生的旋转磁场中，超导体产生感应电流，感应电流受到电磁力的作用，使得超导盘跟着磁场旋转。超导盘的转速达到每分钟5000转时，一个奇怪的现象出现了：置于超导盘上的物体丧失了百分之一的重量；而且旋转速度越快i物体的重量丧失得越多。后来证实，这是由于“重力屏蔽”作用减少了地球对物体的引力，从而使得物体重量丧失。

现在，加拿大、法国和美国的研究人员。都计划在宇宙飞行器的底部装上重力屏蔽装置，对此，物理学家声称，即使很小的推动力，对宇宙飞行器来说，也是至关重要的，美国航空航天局的一个研究小组，经过两年的努力，终于获得批准建造认为可以屏蔽物质重力的装置。实验若是获得成功，将改变重力这个自然界最基本的作用力。

反重力控制是人类多年来的梦想，因为用一般的推动力，飞船以极高加速度运动，对飞船本身是极度危险的，会将其中的东西以极大的压力压向飞船的尾部和侧面。而如果有反重力，则完全不会出现这种问题，未来火箭和内燃机将不再存在，取而代之的将是以重力和反重力作为推进力的太空船或是航空器，以及日常生活中常用的车、船、电梯等新型现代设施，

“反参透”推广应用

渗透一词来源于希腊文osmos，意指一种推动力，是自然界常见的一种现象，比如将一根黄瓜放入盐水中，黄瓜就会因失水而变小，黄瓜中的水分子进入盐水溶液的过程就是渗透过程。所以说，渗透作用就是某种溶剂通过半透膜(一种允许溶剂分子通过，不允许溶质分子通过的膜)，从低浓度溶液向高浓度溶液转移的现象，渗透作用所形成的流体静压叫渗透压。

然而，若在浓溶液侧施加一个大于渗透压的压力时，浓溶液中的溶剂会向稀溶液流动，即与原来渗透作用的溶剂流向相反，这一现象被称为“反渗透”。如果将盐水加入设施的一端，并在该端施加超过该盐水渗透压的压力，我们就可以在另一端得到纯水。

反渗透技术是当今最先进和最节能有效的膜分离技术。由于反渗透膜的膜孔径非常小，因此能够有效地去除水中的溶解盐类、胶体、微生物、有机物等，去除率可以高达97％～98％。

反渗透设施生产关键在于反渗透半透膜。上有众多的孔，这些孔的大小与水分子的大小相当，由于细菌、病毒、大部分有机污染物和水合离子均比水分子大得多，因此不能透过反渗透半透膜而与透过反渗透膜的水相分离。目前，膜污染是反渗透应用中的最大问题，现在已有几种抗污染性能强、使用寿命长、清洗频度低且易清洗的低污染膜问世。

普通水处理时反渗透膜的使用温度为0℃～45℃，但在需要耐90℃高温杀菌的特殊场合，可使用耐高温、耐化学药品的反渗透膜，此外，各种有特殊膜元件结构的食品级或卫生级的反渗透膜也开始应用，另据报道，挪威能源集团经过10年技术研发，现已投资1亿克朗，在布斯克吕德郡建设世界首个试验型海洋渗透能发电厂。这座新型电厂预计于2008年底完工。至2015年，发电厂可以将其电力正常进入入网状态，到那时，海洋渗透能将成为重要的绿色能源，供人类社会使用，

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[责任编辑]庞 云