每克62萬億美元，這是地球上最貴的物質，可讓人類實現星際旅行

我們現在掌握了一個規律，什麼物質的作用最大、蘊含的能量最高、且最稀有，什麼物質就越昂貴。
那麼什麼物質最稀有呢？或者什麼物質中蘊含著人類所需要的能量呢？你可能想到了黃金這種稀有金屬，以及像鈾這種核裂變的材料。
這兩種物質確實相對於其他元素來說比較難獲取，但是它們在地球上的儲量還是非常多的，而且在宇宙中這兩種物質可以說是取之不盡用之不竭的。
今天我們要說的這種物質，不僅在地球上找不到，甚至你找遍全宇宙也發現不了它的蹤跡，它就是反物質，不僅稀有，而且它發生反應以後，所釋放的能量是核反應所不能比擬的。
你之前可能聽說過反物質，也許你已經忘了它到底是什麼？

其實反物質就是正常物質的對立面，或者說是正常物質的反版本，與組成正常物質的所有粒子在屬性上基本是相同的。
它們有相同的質量、相同的自旋、相同的電荷數，例如以最簡單的氫原子來說，它由質子和電子組成，這是我們熟知的正物質，但氫原子的反版本就是反氫原子，它由反質子和反電子組成。
反粒子和正粒子的區別在於，它們的電荷相反、重子數和輕子數相反。

這就導致了它們之間的價值有著天壤之別，一克氫原子分文不值，因為在地球上的水中有很多的氫原子，你自己在家裡通過電解水都能製造出氫氣。
但是1克的反氫原子在宇宙中你是找不到的，雖然人類已經掌握了製備反物質的方法，但是1克最簡單的反氫原子的價值在62.5萬億美元。
這差別可見一斑。它除了稀有以外，對人類來說它的作用太大了，是目前已知所有物質都不能替代的作用。為什麼我們在宇宙中找不到反物質？

雖然現在我們在宇宙中找不到反物質，但是在宇宙的早期，也就是大爆炸剛發生的1分鐘內，反物質在宇宙中是相當豐富的，科學家估計反物質和正物質在當時的量是相等的。
也就是說有多少正物質就有多少反物質，這兩種物質是由早期宇宙中高能輻射相互撞擊產生的，原理非常簡單，就是愛因斯坦的質能方程；
當兩個高能光子在相互撞擊以後，它們所攜帶的能量大於某種粒子的靜止質量（能量的一種形式）時，能量就會自發的產生這種粒子的正反粒子版本。

然後產生的正反粒子由於電荷相反會在瞬間發生完全的湮滅，又會產生兩個高能光子，然後這兩個光子又產生正反粒子，又湮滅….，一直這樣循環。
當宇宙在膨脹冷卻，光子能量降低到不足以產生正反粒子的時候，那麼之前產生的數量相等的正反物質就會兩兩湮滅抵消掉；

所以科學家認為大量的正反物質湮滅以後，宇宙應該除了光子以外，只會剩下非常少量的正物質和反物質粒子，它們之間由於距離非常遙遠而無法湮滅；
這樣的宇宙就不會產生我們今天看到的行星、恆星、星系，以及由正常物質構成的大尺度結構。
但事實上，觀察我們今天的宇宙，確實被正常物質所主導，而反物質卻消失的無影無蹤了，這只能說明當時宇宙中發生了我們現在理論上無法理解的事情；

導致現在物理學上的一個難題，就是所謂的正反物質數量不對稱的問題。目前看來，早期的宇宙中正物質比反物質數量應該多了1/10億，最終把反物質消耗完以後，剩下的正物質就留到了今天；
這些正物質就組成了我們今天在宇宙中看到的一切，包括你和我，以及你手中的手機。
至於當時發生了什麼？雖然我們現在不知道，但科學家相信一定還有某種質量更高的粒子沒有被我們發現，正是這種粒子的正反物質版本不服從電荷對稱（也就是C對稱破缺）、以及電荷守恆（也就是CP對稱破缺），並且破壞了重子數守恆。
它在衰變的時候，就產生了正反粒子的不對稱。希望未來我們可以找到這種粒子，解開反物質的消失之謎。
反物質為什麼這麼貴？
上文說了，反物質和正物質相見以後就會完全湮滅掉，是那種連渣都不剩的反應，並且將它們自身所包含的質量會瞬間轉化為純能量。
這個反應的效率要比核反應高出數百萬倍，核反應也只是通過原子核中質子和中子的重新組合釋放出一部分有強力產生的結合能。

這個過程中只會損失一小部分質量，例如三個質子結合在一起形成氦4以後，你拿稱一稱，其實質量只損失了7%。相當小的一部分。
但是你要拿四個反質子和四個質子，讓它們相遇，那麼就會瞬間損失8個質子的質量，上圖中的數字你可以大概算一下，這個差距非常大。
所以反物質確實比核能更加高效，而且沒有任何的殘渣，也就沒有汙染。這種物質簡直就是宇宙中的終極能源。
對人類來說這種物質的作用太大了。

如此大的作用，而且在宇宙中基本找不到，人類製造起來還需要花費大量的時間和精力，而且就算製造出來，我們現在還沒有一個好的辦法儲存它。
其實人類從上個世紀發現反物質以來，已經製備了極其少量的反物質，也就是反氫原子。
從上世紀開始費米實驗室的電子加速器產生的反物質總量加起來只有15毫微克，大型強子對撞機產生的反物質粒子加起來只有1毫微克。
一克相當於十億毫微克，這意味著人類想造一克這樣的反物質，需要數萬年的時間。而且這種物質還沒有辦法儲存，它和正物質會發生反應，所以這種物質就不能裝在我們已知的所有容器中，而且也不能接觸到空氣。
必須在真空中用磁場約束住才行。

其實反物質不僅可以讓我們實現星際旅行，利用巨大的能量將飛船加速到接近光速，而且它在醫學上還有很大的用途。
例如正電子發射斷層攝影術（PET），正是利用正電子產生的高分辨率的身體圖像，它的成像效果遠遠優於x射線掃瞄，此外，歐洲核子研究中心的ACE項目的科學家已經研究了反物質作為癌症治療的潛在候選物。
雖然說大量的製備反物質，以及儲存利用它們，對人類來說還非常遙遠，畢竟我們現在連核反應都沒玩轉呢，只要掌握可控核聚變，那麼人類的能量問題也就基本解決了。未來我們才能談論反物質能源的問題，導致人類要是用上了反物質，那麼我們估計已經具備了殖民整個銀河系的能力。
雖然很遙遠，不過幻想和夢想是不能少的。