马上要国庆了，有没有特别想乘坐宇宙飞船去外太空爽一旅游一趟。想想未来是不是可以开启星际旅行，大家的朋友圈都会像下图所示：

好了，不做梦了！

宇宙浩瀚无垠，我们人类的活动范围却十分有限。只能被无限困在这个星球的“囚笼”里。

即便是在距离地球最近的月球，对我们人类来说其实也是一项艰巨的任务，更不用说飞出太阳系了。

究其原因，除了科技的限制，还有一个关键因素：人类所使用的能源太过“原始”，不足以为宇宙飞船提供足够强大的动力。

据说，天文学家按外星文明能驾驭的能量，把它们分成三个等级。

Ⅰ型文明是能驾驭所在行星的全部能源，咱们大概能在200年后达到。

Ⅱ型文明是能驾驭所在恒星的所有能源。估计5000年以后，人类才能把太阳系完全掌控。

Ⅲ型文明是能够驾驭所在星系的所有能源，那就可以跨星系旅行了。

按照这三种文明分类，只有达到最高文明程度的外星人，才能入侵地球，但是要利用整个星系能量的话，应该会产生大量的废热，就像我们手机玩久了会发烫一样，这个废热是可以被探测到的。

荷兰天文学家就是通过仔细排查发现，银河系周边不存在这种废热的痕迹，所以他认为，能威胁我们的外星文明并不存在....

当然，这是另一个话题。

所以说，如果我们想要扩大在宇宙中的探索范围，必须依赖更为强大的能源。

例如，常听到的可控核聚变就被视为解决这一问题的潜在能源。可惜，没有用，因为它的能量消散的太快。

还有一种能源，能够带来更为惊人的能量，它也许是未来人类飞出太阳系的真正希望——这就是反物质。

反物质

01 核聚变的局限性

简单来说，核聚变释放能量的原理是通过反应过程中产生的质量亏损，将部分质量转化为能量。

尽管核聚变听起来很强大，但其能量转化效率并不算高。

举个例子，氘氚核聚变，这种释放能量相对较高的反应，其质能转换率大约为0.7%。

虽然相比传统的化石燃料和核裂变能源，核聚变已经非常先进，但离真正意义上的“高效能源”还差得远。

想象一下，如果我们能实现100%的质能转换，那将是怎样的场景？

这种能源会远远超越现有的所有技术。事实上，科学家们早已发现，反物质具有这种潜力。

02 反物质的神秘力量

电子和其反粒子正子的成对产生

普通物质是我们日常生活中所熟悉的构成，例如质子、中子、电子等微观粒子，而反物质则由与普通粒子相对的反粒子组成。

每一种普通粒子都有其对应的反粒子，比如反质子对应质子，正电子对应电子。它们的质量、寿命、自旋等物理特性完全一致，但在某些量子数上呈现相反状态——最典型的就是电荷。

湮灭

一般来说，反物质与普通物质相遇时，会发生“湮灭”，这个过程将所有参与的质量全部转化为能量，理论上能量转换效率可达100%。

这样的能源效率显然令人惊叹，这也就是为什么反物质被认为是人类未来征服星际的关键力量。

03 为什么反物质未被广泛利用？

既然反物质如此强大，那么为什么我们没有利用它作为能源呢？

问题的答案很简单：目前人类制造反物质的效率极低，远不足以大规模应用。

从空中鸟瞰大型强子对撞机的地理环境，虽然结构大部分在法国境内，但是主要的建筑则多在瑞士

因为，反物质的主要制造方式是通过粒子对撞机。

具体来说，科学家会将质子、电子等粒子加速到接近光速，然后让它们互相碰撞。

在这一瞬间，能量会集中释放，产生极高的温度和压力。

在这种高能环境下，部分能量被转化为质量，产生等量的普通粒子和反粒子。之后，科学家利用磁场将反粒子从其他粒子中分离出来，得到极其微量的反物质。

然而，这一过程效率低得惊人。

到目前为止，人类通过粒子对撞机制造出的反物质总量不过十几纳克（1纳克=10^-9克）。

根据科学家的估算，若以当前技术全速生产反物质，制造1克反物质需要花费大约3万年的时间。

芭比扣了！显然，这样的效率离大规模应用还有很长的路要走。

虽然我们目前无法有效制造反物质，但从理论上讲，宇宙中并非没有其他获取反物质的途径。

科学家推测，在某些特殊环境中，反粒子自然存在，甚至可能在地球磁场和木星、土星等大行星的磁场中积聚。

这些反粒子有些来自宇宙射线本身，另一些则是宇宙射线与行星高层大气相互作用后产生的。由于反粒子常带有电荷，它们在磁场中会受到约束，不会轻易逃逸。

因此，如果未来科技足够发达，人类就能够在这些行星的磁场中收集到大量的反粒子，从而获得反物质。

04 夸克-胶子等离子体：另一种可能

除了在行星磁场中寻找反物质外，理论物理学还有另一种设想，基于量子色动力学（QCD）。

标准模型中的粒子有六种是夸克（图中用紫色表示），有六种是轻子（图中用绿色表示）。左边的三列中，每一列构成物质的一代。再右边一列是规范玻色子，最右边粒子是希格斯玻色子。

在宇宙早期，处于极高温度和密度环境下的夸克和胶子形成了一种称为“夸克-胶子等离子体”的状态。

随着宇宙的冷却，这些夸克和胶子逐渐结合形成质子和中子。

然而，在这一过程中，夸克还有可能进入一种特殊的超导状态——“色-味锁定相”。

这种状态下，三种不同的夸克（上夸克、下夸克、奇夸克）会以对称方式结合，形成一种极为致密的物质结构，被称为“致密复合体”。

科学家推测，用高能粒子束轰击这些致密复合体可以产生大量反粒子，而且效率极高。

理论上，1千克的致密复合体可以产生100克的反粒子，远远超过现有的反物质制造方法。

最令人振奋的是，这种“致密复合体”很可能广泛存在于宇宙中，只不过由于它们过于致密，通常沉积在行星或恒星的核心区域。

如果未来科技能够深入这些天体内部，人类或许能够开采到这种极为珍贵的物质，大规模制造反物质。

总结：

科技的进步是一场漫长的旅程，今天的难题或许在未来并不复杂。

相信总有一天，人类将解锁反物质或者更高能量的潜力，踏上通往宇宙深处的征途。星辰大海的未来，也许比我们想象的更早到来。