一颗由反物质组成的陨石在宇宙中飘荡,在无尽的空间中行进了几十亿年。它完全不属于我们所处的正物质世界,没有人知道它来自何方,直到一个古老的棒旋星系用庞大的引力捕获了它。在这个星系中,它继续旅行了数千万年的时光。鬼使神差一般,它的航线指向了一颗蓝色的星球。
公元1908年6月30日上午7点17分,反物质陨石与地球相撞,撞击点位于俄罗斯西伯利亚的通古斯地区及其附近。史称通古斯大爆炸。有的朋友可能会问,通古斯大爆炸怎么又扯上反物质了呢?这个理论最早发表于1965年的《自然》杂志,标题是“1908年通古斯陨石可能含有反物质”,第一作者是克莱德·考恩。
这个考恩可不是泛泛之辈,他因发现中微子而获得了诺贝尔物理学奖。当然了,考恩说的也只是一种假设,文章的标题写得非常清楚:“可能含有反物质”。但是考恩的文章却引发了科学界的关注,通古斯大爆炸到底是什么引起的?有关这个人类历史上最神秘的爆炸事件,我们还得从头说起。
时间来到公元1921年,一位叫做库利克的矿物学家开始调查落入苏联境内的陨石。库利克从一份旧报纸上翻到一篇关于通古斯大爆炸的报道。报纸上说,当时横穿西伯利亚旅行的旅客在大爆炸时见过坠落的陨石,但他们无法仔细研究,因为陨石还是红热的。这个传说引起了库利克的注意。
1921年距离通古斯大爆炸已经过去了13年,为什么到这个时候才开始调查呢?主要有两个原因。第一是俄国的政局一直动荡不安,期间经历了第一次世界大战、十月革命和俄国内战,没有精力搞科研调查。第二个原因才是更关键的因素。通古斯地区位于北纬61度左右的靠近北极带地区,气候寒冷,除了少数游牧部落外,基本是千里无人区。当时距离爆炸点最近的火车站也远在700多公里之外,调查人员到达那里是非常困难的。所以13年过去了,也没有人去调查过。此时库利克决心以下,作为一名矿物学家,他非常想得到来自外太空的陨石。
随后几年,他一直尽力说服苏联的相关部门批准他带队去通古斯调查。在一份报告中他提到,研究陨石中的铁、镍成分会提高苏联的武器制造能力,这才引起了上级的重视。终于得到了批准,库利克兴奋不已,多年的梦想终于实现,他要探秘通古斯。
时间来到1927年春天,距离通古斯大爆炸已经过去了整整19年,库利克的探险队出发了。他们从圣彼得堡起程,跨过乌拉尔山脉,进入茫茫苍苍的西伯利亚,到达最后一座有人烟的小镇泰舍特,然后就进入到河流密布的沼泽地带。三月底的通古斯地区正值冰河解冻的时期,冰棱沿河而下,他们根本无法渡河。直到四月中旬,冰水才全部消退。这个站在河边的人就是库利克,他正带队溯马基尔塔河北上。
五月20日,终于到达了大爆炸的地点。此时距离他们从圣彼得堡出发用了整整55天的时间。眼前的景象让人终身难忘,由于当时胶片还是很金贵的精密仪器,所以保留下来的素材非常少。但是我们仍然可以看到通古斯地区的诡异景象,树的上半部都被烧毁了,大面积的树林被庞大的冲击波给震倒了。这里没有动物,成为了一片死寂的世界。
库利克带领探险队继续深入,夜晚来临时,就把营地扎在这地狱一般的地方。至少有两波当地的向导拒绝陪着库利克探险,因为他们认为这里是被神灵诅咒的地方。也许他们说的没错。随着探索面积不断扩大,库利克的小队彻底震惊了。爆炸波及的范围之大,毁坏程度之深,完全超乎想象。
后来库利克调动了航拍的手段,才最终确定了受灾的范围。总共有2000多平方公里内的树木完全被击倒和碳化了。库利克的考察报告震动了苏联高层,他们立刻授权库利克对通古斯大爆炸展开更加详尽的调查。
时间来到1929年,库利克第二次进入通古斯地区。这一次目标非常明确,找到那颗假想中的陨石。如果通古斯大爆炸是由陨石引起的,他们就应该找到陨石残存的部分。探险队在草甸上艰苦地行进,为了防止掉入沼泽,他们就穿着大木板鞋来增加浮力。终于,库利克找到了爆炸的中心点。
说是中心点,其实面积并不小,大概有十几平方公里。库利克发现了一个奇怪的现象:中心点有很多树并没有倒下,它们都直直地站着,但是所有的树都是光秃秃的,就像被人剥去了树皮一样。在这个中心点内有一片很大的池塘,人们推测这个池塘就是陨石撞击的地方。为了找到陨石,库利克采取了一项大胆的措施,他居然花费了巨大的人力物力完全抽干了池塘里的水。但是让他失望的是,池塘底下只有树根,什么陨石也没有。陨石到底去哪了?
时间来到1938年,为了寻找失踪的陨石,库利克第三次进入通古斯。然而,这一次还是无功而返,陨石就像是无端地消失了一样。本来库利克还打算继续研究,但是1941年苏德战争爆发了,库利克加入了苏联红军与德军作战,在战斗中他不幸被俘。第二年,他死于德军的战俘营。
今天在通古斯地区,还保存着库利克探险时搭建的小屋。小屋里还有当年库利克和队员们亲手制作的象棋,在极北苦寒的漫漫长夜里下棋是消磨时光的好办法。库利克虽然不幸逝世,但是他为后人留下了很多宝贵的一手资料。其中最重要的一点就是通古斯的树被掀翻的样子。后来苏联的科学家也做了一系列的实验,实验表明爆炸的确是在空中进行的,在爆炸的中心点下方的树木仍是站立着。
时间来到1946年7月25日,美军在太平洋马绍尔群岛的比基尼环礁上进行了核试验,美军将这次行动命名为“十字路口行动”,寓意掌握了核武器后,人类的命运就走在了十字路口上。这也是史上原子弹第五次引爆。超过4万人在现场观看了实验造成的冲击波。
核弹在水下引爆后,火球引发的气泡将海水急速蒸发,以圆顶状喷上半空,200万吨的海水及海沙形成了一道高1800米的海柱。在水下产生的超音速液压冲击波可以将附近船只的龙骨扯开,有十艘军舰当即沉没,包括一艘航空母舰。人类亲手释放出了可以毁灭一切的魔鬼。
很快实验的结果传到了苏联,苏联的高层非常吃惊。他们看着千辛万苦搜集到的核试验照片,怎么看怎么觉得眼熟,这些和通古斯大爆炸之后倒塌的树木非常相像。难道有人在通古斯引爆了核弹?
时间来到1950年,苏联人再次派遣研究人员进入通古斯。你不得不佩服苏联科学家超大的脑洞。这一次就是为了寻找核爆的证据。这在逻辑上的确有点说不通,在通古斯大爆炸的1908年,了解原子秘密的科学家还没有出现呢,怎么可能超前造出原子弹呢?但是苏联科学家的回答更加霸气。他们说,人造的原子弹的确没产生,但是在特殊的条件下大自然会不会自动产生核爆呢?这样一种把科幻当真实的科研精神,其实也是非常了不起的,最起码比没有想象力要好上1000倍。
科研人员使用超强磁铁寻找放射性物质,在附近的河流里筛查磁铁矿颗粒。但是他们忙碌了一阵子,什么也没有发现。最终他们得出结论,通古斯大爆炸并不是一次核爆炸。
时间来到1960年,苏联科考队再次进入通古斯。这一次他们不再寻找陨石了,因为陨石根本找不到。他们也不检测放射性了,因为放射性水平非常正常。但是他们发现了另外一件奇怪的事:通古斯地区的植物似乎产生了某种变异。那一年通古斯的蚊子也多得不正常,每个人的身边恨不得围绕着上千只饥饿的蚊子。只要露出一点皮肤,它们就不顾一切地冲上来疯狂吸血。科学家们找到很多树木的标本,从1908年后,树的年轮比爆炸前要宽得多。这说明大爆炸后树木在拼命地生长。这又是什么原因呢?
时间来到1965年,我们在开头讲的克莱德·考恩语出惊人,他说通古斯大爆炸可能源于反物质陨石的撞击。这就不得不简单地介绍一下反物质到底是什么了。我们都知道,电子对应着反电子,质子也对应着反质子。他们就像是孪生兄弟一样,电子与反电子的区别之一就是他们的电荷不一样。电子带负电,反电子带正电。科学家们称为电荷共轭,用符号C来表示。这个可以用太极图来举例子,第一张图左边是白鱼黑眼,第二张图就换成了黑鱼白眼。
但是如果区分正反物质就是这么简单,那就太天真了。在粒子的三维坐标中,所有的方向都有一个反方向,正反物质必须是颠倒的,这就叫宇称变换,用字母P来表示。我们再用太极图来举例,不但黑白鱼的左右要变换,上下也要颠倒,符合这两个条件才真正属于正反物质,物理学家称为CP对称。
早在20世纪初,科学家就发现正反物质相撞会产生巨大的能量,然后他们就会化为光。这个光并不是可见光,而是高能伽玛射线。为什么科学家对这件事特别感兴趣呢?就是因为这涉及到了物质的核心秘密——能量。
人类对能量的掌控是逐步深入的,比如将火箭送入太空,这是化学反应。即便是最有效的化学反应,释放出来的能量也只是原子内部禁锢能量的1/10亿。原子弹就高效多了,原子弹爆炸释放出来的能量是原子禁锢能量的千分之一。但是最可怕、最高效的是正反物质湮灭,这种碰撞可以百分之百地释放出原子内部的全部能量。只要有0.5克的反铁原子与0.5克的铁原子相撞,一共才只有一克的质量,就能够产生出2万吨爆炸当量,与长崎原子弹的规模相当。这种能量太恐怖了,所以科学家们非常想掌握反物质的秘密。
这里面有一个细思极恐的问题:正反物质碰撞后会湮灭,并且释放大量的能量。这句话是人类观察到的结果,并不是原因。原因是什么?没有人知道。爱因斯坦告诉我们,能量和质量其实是一体两面,它是两种不同的表现方式。能量与质量可以互换,但为什么能量在释放的时候会产生光?光与物质又是什么关系?光为什么能够生成正反电子对?也就是说,光能够生成正反物质。这就又没有人能够明白了。谁要是能说清楚这件事,给他十个诺贝尔奖都不嫌多。
通古斯爆炸有没有可能是反物质陨石撞击地球呢?还真有一个证据,那就是苏联科学家发现的植物生长异常的现象。做植物遗传研究的朋友都知道,辐射会导致可遗传的遗传变化。最常用的手段就是伽玛射线辐照,使用伽玛射线改变植物的DNA,今天已经被广泛地应用于辐射突变作物品种上。科学家认为,有可能是反物质陨石撞击地球,产生了大量的伽玛射线,从而引发通古斯地区植物的变异。
对于通古斯大爆炸,最主流的看法还是认为这是一次陨石撞击。陨石主要是由冰和石墨组成的,在进入大气层后被分解掉了,也就找不到陨石了。
最近这30年,很多国家的科研小组都进入到通古斯考察过,但是大爆炸仍然是个未解之谜。它很可能永远也找不到答案。