书城文化人类文明发展思考
47096900000031

第31章 黑色王国:是本人还是敌人?(3)

既然没有查到放射性污染,就不能认定这是一起核爆炸。那么是乱积云吗?据气象专家提供的资料分析,在4月29日晚上21点到30日凌晨1点气象卫星所拍摄的照片中,空中只有卷云和卷层云,说明当晚的气象状况良好,不可能出现乱积云和龙卷云。此外,据当地气象局的微压计测量,当天在阿拉斯加附近海域没有任何爆炸和火山爆发的迹象。这就排除了一切形成烟雾的人为因素和自然因素。

问题是作为目击者之一的马洛机长十分自信地说,这肯定是核爆炸产生的烟雾,迫使美国当局和航空自卫队又分别来到出事地点进行调查,采集大气中的尘埃样品进行分析。结果发现,空气尘埃的放射性强度确实比其他地方高出几倍。由此认为,神秘的烟雾可能是由核爆炸产生的。那谁制造了这次核爆炸呢?种种猜测都难以自圆其说。直至今日,学者们又把它划入反物质的行列。

我们在谈论黑洞时提到的通古斯卡大爆炸,由于除了火灾之后的残迹和爆炸中心的一块很深的球凹形痕迹之外几乎没有什么实物线索,也被猜测成是反物质与物质的碰撞和湮没所造成的。1979年到l981年间美国"贝拉克"卫星两次拍摄到发生在非洲大陆西南沿海一带的"强烈爆炸"的照片,据说也是难以用常理来解释,又理所当然地同反物质联系起来了。

反物质如此令人着迷,那么我们不禁要问:反物质到底有多奇妙?

真的很奇妙

迄今为止,科学家们已经证实了所有的亚原子粒子和最简单的原子--氢原子都存在着与之相应的反粒子。反粒子与它对应的普通粒子质量相同,但所带的电荷或磁矩方向相反;当粒子同其反粒子相遇时就一起湮没,同时释放出大量的能量。比如正电子和电子相结合的一瞬间,两者消失并产生两柬方向相反的x射线;而一个质子和一个反质子接近到10_15米时只需10.23秒的时间就会相互湮没并产生兀介子,它带走了几乎全部的湮没能量。由于我们所在的这个世界到处充满着与这些反粒子相对应的粒子,二者随时会相互结合而湮没,所以反粒子存在极少,且寿命极其短暂。

.反粒子还有一个奇特的性质,是由分享l 965年诺贝尔物理学奖的美国著名物理学家瑞恰德·菲利普斯·费曼发现的。他指出,反粒子看起来在时间上似乎能以相反方向运动。当一个粒子在时间上以相反方向旅行时,它的性质在某些主要方面与通常表现是相反的。例如,当一个电子从过去到将来转移负电荷时,"反转电子"会从将来到过去转移。精确地说,正电子在正常情况下做的事--对我们来讲就是一个普通电子在时间逆向过渡时出现了带正荷的行为。简言之,按照费曼的观点,正电子就是在时间上逆向运动的电子,也即物质和反物质相对于时间来说是反转的。

狄拉克和费曼对反物质的描述意味着反粒子的性质可以用其对应的正物质粒子的性质来决定,就像我们前边所说的:一个物体出现了其镜中的影像。物质和反物质问的这种关系是一种对称性变换的例子:一个粒子可通过改变电荷符号、自旋数和量子数,或通过时间倒转而转化成其反粒子。这个理论同样意味着我们的镜子将反映出我们所做的任何事情。任何反粒子的反应能映照出其相应正粒子的反应。

如果真是这样,我们会设想,由反物质组成的物体,你推它向东,它却往西。如果用具有这种古怪性质的材料做成一枚钉子,要往墙上钉时,你就得先对准墙壁用力去拔它,它才会钻入墙中。如果你要把它从墙中拔出来,还非得用锤子把它往里敲。当然这是不可能实现的,因为反物质根本不可能在物质环境中安全地存在。

实际情况并不像我们所想象的那么完美。在实验中,镜像效应不是永远真实的。一种称为中性弘子的衰变显示了物质和反物质之间的不对称,证明了反物质镜像有某种意义上的"缺损"。这个惊讶的结果意味着现在过去和将来之间存在区别(因为反物质反应相应于物质反应在时间上是倒转运行的)。所以,除了生活中每天明显出现肉眼可见的不可逆箭头外,还有亚原子的时间之箭(就像砸碎一块玻璃比用它的碎片重新做一块玻璃要容易得多)。这被比喻为"变化的影像,魔镜的裂纹。"

反物质世界

反物质能够构成另一个完全相反的世界吗?有些科学家设想:我们目前了解的宇宙仅仅是宇宙的一半,即正物质所处的范围;而宇宙的另一半却是由反物质组成的体系。这两大部分由引力作用彼此接近;然而接近到一定程度时,由于部分正、反物质产生湮没作用所爆发的巨大能量造成的压力,又将宇宙中这两大体系相互推开。在那个反物质世界里,正与反全盘颠倒过来,反物质的原子核由反质子和反中子构成;核外有正电子云环绕。反粒子是稳定的,而我们所熟悉的基本粒子却既稀少又短命。

但是,拥护大统一理论的物理学家则认为宇宙是由物质占据主导地位的。在大统一理论中,存在一种称之为X粒子的新粒子。在宇宙的太初时代物质与反物质处于均等状态,但是X粒子和它的反粒子以不同的速率衰变为其他形式的粒子和反粒子。结果,物质与反物质之间完全平衡的初始状态就可以通过宇宙极早期阶段中的这些衰变,自然而然地转化为"一边倒"的状态。

这个反物质世界的存在与否是一个极为遥远的问题,我们目前还没有办法来观测到,但人们对它的努力永远不会停止。

还要做什么

由于厄勒特的技术在事实上使得反氢原子产生后不久即被毁坏,所以无法回答一些反物质的基本问题:为什么它在宇宙中如此罕见?它是否真是物质的一个镜像,还是在它们之间存在着某种微妙的差别?为此厄勒特和哈佛的加布列斯曾计划用磁体促使反质子变慢,而使源于放射性钴的正电子通过钨晶体而变慢。最后,他希望用激光束来探测在磁场中缓缓漂移的反原子。"当你拥有了微小的反氢原子后,你不想在实验里追踪它吗?"加布列斯解释道,"希望它能坐在那里,让你瞧个够。"科学家还想看看反氢原子是否以与氢原子完全相同的频率发射光,它在重力场中是否"向上"坠落。这一切都关涉着我们关于宇宙行为及其构成方式的全部概念。LEAR的科学家伊兹说,发现对称的破坏"可能对一切事物产生新的不解",因为现在公认的所有关于基本物理力(引力、电磁力、强力和弱力)的理论都基于物质和反物质绝对对称这一假设。这是人类面临的新挑战。

但更多的人则关注反物质的实际应用。科学家曾用粒子和反粒子的碰撞发现顶夸克,但更实际的却是用在医学上的正电子发射X射线断层照相术,它经常被用来检查脑和心脏等软组织的功能。将一种能发射正电子的放射性标记化学物质注射到病人体内,当正电子和周围电子相遇时,粒子被湮没,产生伽马射线,它们能被扫描仪接收而给出器官的图像。

但实际上人们最想要的却是反氢冰球,即将大量的反氢原子冷冻成反氢冰球,然后用某种奇妙的办法将它贮存起来,那么制造星际火箭燃料的道路就可能畅通了。仅仅如此吗?这种奇妙的冰球一旦与普通物质接触就会发生连核弹都无法比拟的巨大爆炸。它作炸弹简直再适宜不过了,酷爱战争者尤其如此。科学家们通过实验证明,反物质--物质湮没反应具有两个特点:(1)反应时由于两者质量的结合而迅速释放出巨大能量,一对反质子--质子湮没反应释放的能量在理论上相当于一个铀原子核裂变释能的10倍;(2)反物质接近普通物质时,湮没反应都是单个进行的,不像核聚变那样必须达到临界质量才会发生,也不要求极高的点火能量。因此,一些物理学家认为反物质--物质湮没反应的这些特点可能具有潜在的军事和民用价值。在民用方面,可利用湮没反应能量启动磁流体动力发电机,产生电磁波束。在军事方面,利用湮没反应产生的能量可以使氢弹点火;激发大功率X射线和伽马射线激光器(作激光武器);发射热核等离子束流(作能体武器);推进运载的军用航天器提供能源等。人们在对待一件新生事物时总是首先考虑它能否增强自己的攻击力量,这也就是有时候高新科技让人们提心吊胆的原因,亦是某些偏激者甚至拒绝科技进步的原因。

但是人类不但好奇,而且总是想尽各种方法去尝试一下新事物的威力。虽然反物质的生产、贮存和使用在技术方面还有极大的困难,却不能阻止人们进行实践。

一般说来,反物质都是用粒子加速器生产的。如碰撞的质子在加速器中具有足够大的动能(E=mc2)时就能产生质子一反质子对,或者用具有2mc2能量的伽马射线来实现粒子对创生。但实际情况下,现在制造反粒子所耗费的能量总是多于反粒子与正粒子湮没反应时所释放的能量。这是值得庆幸的,因为如果制造反粒子极其容易,我们的世界恐怕早已被居心叵测的人毁灭得差不多了。

也许难以想象,早在1936年荷兰科学家彭宁就已经设计了反物质收集器,尽管它还不太完备。CERN制做的收集器已成功地贮存了721000个反质子。宾夕法尼亚州的史密斯博士小组还在继续研究一个能装l00亿反质子的便携式收集器。人们希望像提着手电筒一样提着一堆可怕的反物质。

"如果利用与氢混合在一起的反氢的湮没作用来加热氢,并用它作为火箭燃料的话,那么这种燃料的百分之一克所产生的推力就相当于120吨由液态氢和液态氧组成的传统材料。"这简直是一个迷死人的诱惑,而人类是难以抵抗这个诱惑的。

人们还会继续探讨反物质武器的设计与制造的问题,也不会放弃反物质武器攻击目标时的能量分散问题......

结束了吗?

有那么一个美丽的清晨,你出去散步,迎面来了一个跟你一模一样的人,就像镜子里的影像。你也许已经没有时间来问:结束了吗......

13.把人类自身当成"科学试验田"

当人类利用高科技将其他一切领域都开发殆尽后,或者是在开发其他一切领域的同时,也往自己的身上打起了主意。为了自己的身体着想,我们对一些病人的某个坏器官进行移植,但是其中又产生了不少副作用;我们采取了许多措施延年益寿,但是这当中也有大量的问题;我们开始进行体外生殖,但是两代人之间的亲情关系也随之淡薄......我们难免不产生想法:这是精益求精还是弄巧成拙?

特别是,"克隆"一词令不少人毛骨悚然。聪明的人类,利用高度发达的基因技术复制了动物,下一步就要复制人类自己了。到时候,两个完全相同的"我"站在一起,是觉得有趣还是觉得伤心,是可喜还是可悲?

关于"克隆",这几年大家说得太多了,有关方面的文章与书籍也几乎可以车载斗量。本处不想再人云亦云,或一味罗列材料。

1997年2月22日,英国首次向世人公布了爱丁堡罗斯林研究所威尔姆特博士等人用无性繁殖技术克隆了第一头羊"多莉"。此后,世界卫生组织立即声明克隆人体是反伦理的;阿根廷与智利等国家也先后下令禁止克隆人类。就是威尔姆特本人,也不提倡这样做。

克隆技术对人类是很有用处的。威尔姆特要求"社会各界探讨克隆技术在医学、社会和伦理学方面的所有影响。"对于治疗、增寿等,以基因研究为根据的克隆科技的发展,其作用巨大。l996年诺贝尔化学奖获得者罗伯特·柯特认为:"下个世纪将是生物学的世纪"。

可是,这种背悖人类尊严与情感的方式,令我们实在难以忍受。每种生物特性的载体都屈从了一个外观、一成不变的活机体的拷贝,半奴半鬼,世界将会是什么样?

"拒绝克隆!"我们应该这样大胆地呐喊!

基因:潘多拉的魔盒

基因如今可是个极热门的科技话题了。但当1972年美国第一次进行转基因研究时,社会舆论纷纷指责科学家们正在打开潘多拉的魔盒,暂且中断了其科研。可是,科学的发展,又岂能被人为所阻碍?今天,"基因"字眼铺天盖地而来,具有人文思想的各界人士自然又忧心忡忡了。

基因研究虽然给我们带来了许多的好处;然而,其危害也令人不得忽视。随便翻翻报刊,例子不可胜数。比如,在基因测定中,有病的人呈阳性,他们便可能在申请就业或参加保险时遭到拒绝,造成就业与保险歧视。而且,它给病人及其家属带来的感情上的痛苦非常之大。实际上,这剥夺了人的正常生存权力。遗传的一些问题,我们有必要为其付出昂贵的代价么?此外,随着基因技术使得越来越多具备优异天赋和智商的儿童长大成人,而老人们则会由于遗传上的劣势不得不被收容滞留在社区或家庭中,不敢上街,不敢旅游,不敢去外地探亲了。这个世界还成什么样子呢?老人的正当自由就不要了吗?

基因简史

基因(gene)学说起源于19世纪中期。奥地利遗传学家做

了著名荫阐砝弱羁蕊趣匿发现诸壶潮毒禾贤自这群眷崩朔戢斟舡-通过遗传单位一代一代传递下去。后来丹麦生物学家约翰逊将

这种遗传单位称为基因。

20世纪初期,美国遗传学家摩尔根和他的学生在对果蝇的研究中发现,各个基因以一定的线性次序排列在染色体上,从而建立了遗传的染色体学说。在个体发育中,一定的基因在一定的条件下,控制着一定的代谢过程,从而体现在一定的遗传特性和特征上。

但是基因的物质特性一直困扰着科学家们,直到1944年,纽约洛克菲勒研究所的细菌学家阿伏瑞证明,将非致病肺炎球菌转化成能够致病的肺炎球菌,在于前者摄取了后者的DNA(即脱氧核糖核酸)。该试验证明了基因是由DNA组成的。从此,许多科学家开始致力于弄清基因的具体结构,以便揭示它在所有生物中是怎样发挥作用的。

后来,英国伦敦皇家学院的两位研究人员弗兰克林和威尔肯斯用X光照射DNA纤维后,研究了它的图像。这些图像很快揭示出DNA的结构是有规律的和螺旋形的。英国剑桥医学研究委员会的詹姆斯·沃森和弗兰克斯·科瑞克在掌握了DNA成分的化学知识之后,开始制作可能进一步阐明这个图像的分子模型。