制造1克需要3万年，是人类飞出太阳系的希望，什么物质这么厉害？

宇宙很大，人类活动的范围却极小，以人类目前的科技，即使要去“近在咫尺”的月球都不太容易，就更不用说飞出太阳系了，之所以会这样，有一个重要的原因就是，人类使用的能源很是“原始”，无法给宇宙飞船提供足够强大的动力。

所以如果人类想要扩大在宇宙中的活动范围，就需要更加强大的能源，比如说我们经常听到的可控核聚变。不过就已知的情况来看，可控核聚变并不是最强大的能源。

简单来讲，核聚变释放出能量，来自于其反应过程中出现的质量亏损，而核聚变的质能转换率其实并不高，例如释放能量相对较高的氘氚核聚变，其质能转换率只有0.7%左右。

很明显，如果能实现100%的质能转化，就可以认为是最强大的能源，实际上，科学家早已发现，有一种物质能够实现100%的质能转化，这种物质也因此被认为是人类未来飞出太阳系的希望，什么物质这么厉害呢？答案就是：反物质。

我们常见的物质可以称为普通物质，它们其实都是由大量的微观粒子构成，例如质子、中子、电子，这些粒子可称为普通粒子，而反物质则是由反粒子组成的物质形式。

每一种反粒子都对应一个普通粒子，例如反质子对应质子、反中子对应中子、正电子对应电子，它们的质量、平均寿命、自旋以及磁矩大小都与普通粒子相同，但是所有的内部相加性量子数（如电荷、重子数、轻子数、奇异数等）都与普通粒子大小相同、符号相反，所以当反物质与普通物质发生接触时，就会发生“湮灭”，在此过程中，所有参与“湮灭”的质量都会转化为能量。

需要知道的是，反物质其实是真实存在的，例如一些天然放射性元素发生β+衰变时，就会释放出正电子，而在上个世纪，人类就已经制造出了反物质。那么问题就来了，既然如此，为什么人类不利用反物质来作为能源呢？我们接着看。

目前制造的反物质主要来自于粒子对撞机，其原理可以简单地概括为，先将微观粒子（如质子、电子）加速至接近光速，然后让它们相互碰撞，当碰撞发生时，能量会一个极小的空间内集中释放，创造出极高的温度和压力，在这种高能环境中，一部分能量可以转化为质量（E = mc^2），产生等量的普通粒子和反粒子，在此之后，人们会利用磁场和电场将反粒子从其他次级粒子中分离出来，进而得到反物质。

实际上，这样的方法效率非常低，有多低呢？这样说吧，在过去的日子里，人类通过粒子对撞机制造出的反物质，其总质量只有10多纳克（1纳克 = 0.000000001克）。

尽管人类目前制造反物质的主要目的是用来研究，而不是批量生产，但根据科学家的估算，以目前的科技水平来看，即使人类“开足马力”来生产反物质，制造1克也需要3万年的时间。

由此可见，人类现在之所以没有利用反物质来作为能源，原因其实有点尴尬，那就是人类制造反物质的效率太低。不过我们还是可以乐观地认为，这样的情况应该只是暂时的，因为从理论上来讲，人类还有其他的渠道来大规模地获取反物质。

比如说，在行星磁场中就可能存在不少的反粒子，它们中的一部分是来自于宇宙射线本身，另一部分则是宇宙射线与行星的高层大气相互作用所产生的，而由于这些反粒子大多是带有电荷的反质子和正电子，因此它们会受到行星磁场的约束。所以在科技足够发达的情况下，人类就可以在地球、甚至是木星和土星的磁场中收集反粒子，进而大规模地获取到反物质。

又比如说，根据量子色动力学（QCD），宇宙早期高温高密度条件下，夸克和胶子处于一种称为“夸克-胶子等离子体”的状态，而当宇宙冷却到一定温度时，这些夸克和胶子会结合形成质子和中子，在此过程中，夸克还可以形成一种超导状态，称为“色-味锁定相”，在这种状态下，三种不同味道的夸克（上夸克、下夸克和奇夸克）以一种大致对称的方式结合在一起，形成一种被称为“致密复合体”的物质结构。

从理论上讲，用高能粒子束直接轰击“致密复合体”就可以产生大量反粒子，并且转化效率很高（大约1千克的“致密复合体”就可以产生100克的反粒子），在此基础上，再加上“致密复合体”非常致密，不像环形加速器那样需要多次绕圈并承受同步辐射损失，因此利用“致密复合体”来制造反物质，其效率将会比目前人类所使用的粒子加速器方法高出好几个数量级。

重要的是，根据理论模型的推演，早期宇宙形成的“致密复合体”，现在仍然广泛存在，只不过由于它们太过致密，大多都沉积在宏观天体的核心区域，所以假如这种物质结构真的存在，并且人类未来有能力获取到它们，就可以大规模地制造出反物质。

总而言之，尽管人类目前暂时还无法利用反物质来作为能源，但从长远来看，反物质仍然可以认为是人类飞出太阳系的希望，相信随着科技的不断进步，终有一天，人类会真正地进入星辰大海之中。