在地球整个历史的大多数时间里，它表面上的绝大多数都不为人类所知。今天我们可以借助人造卫星所拍摄的整个地球的照片来绘制全球地图，但仅仅近至几个世纪之前，只有欧洲、美洲和亚洲的小块土地被当地居民绘制过地图，从来没有人绘制过整个世界的地图。来自许多不同文明的勇敢无畏的探险家们因此不得不离开自己安逸的家园穿过狂风巨浪航行在海中，去探索在他们的家国之外是不是还有其他地方存在。一个接一个地，他们发现了遥远地方的大片从未被自己同伴踏足过的陆地。他们也发现了其他文明。被水域包围的小块岩石被命名为岛屿，大的，被命名为大陆。每一次这样的发现都扩展了人类的疆域，同时，也让我们的祖先进一步认识到一个很简单的事实：我们都生活在一个漂浮在巨大宇宙里的极其丰富多彩但又相当小的球体表面上。

数十年过去了。

经历了各种各样的暴力、贪婪和好奇，我们对地球有了更多的了解，未知世界逐渐从地平线外变成了头顶之上。太空成了每个人只要抬头看一眼就充满好奇的新谜团。但那里的距离大得无法想象。当我写这本书时，人造卫星已经飞到了离地球几亿公里外的地方，试图寻求存在于我们星球上的水的起源，或许还有生命构件本身起源的答案。探险已不再是将人类送往危险的航程中。机器人能够代替我们完成这个任务。但星际旅行所带来的兴奋正在上升，在二十一世纪，有没有可能我们身处地球，却依然当一个探险者？

当然有这个可能。

人们可以将目光对准海底，那里的环境对我们的技术（更不要说身体）是巨大的挑战，真正潜到大洋最深处的人比踏上月球的人还少。

或者，人们可以走完全不同的另一条路：搞科学。

虽然科学与驾驶帆船或宇宙飞船相比没那么拉风，但它可以带你去任何地方。从海底深处，到我们可见宇宙边缘。甚至更远。在阅读本书的过程中，或许你已经注意到，你的意识能够带你到达你的身体无法接近，以及从来没有人到过的地方。在深入研究空间与时间的本质，或者粒子与光的量子行为的过程里，没有两个读者在阅读本书时经历完全一样的旅程——没有人可以在各自大脑中看到完全一样的图像。通过在你的大脑里创建星系和虚拟光珠，你进入了理论研究的世界，一个没有限制与边界的世界。

没有人能够事先知道朝着哪个方向航行，他们能够找到岛屿或大陆，必须经过许多探险家的失败，才能铺就通往伟大发现的道路。运气的确存在，但无法被依赖。以过去的发现为基础，是一条更可靠的捷径。科学也同样如此，反物质的发现，走的就是这条我们古老的祖先所走过的探索之路。人类中的一位天才以下面这个令人惊讶的事实打开了所有其他人的眼睛：构成我们的物质，构成我们行星、恒星以及星系本身的物质，只是所有物质的一半——他并不仅仅是依赖运气想出了这点。他是在别人在他之前已经盖好的大厦上加盖了一层。确切地说：依据爱因斯坦对于物体在非常高速度下运动时行为的研究，再结合以量子粒子们奇怪的行为。这个人就是保罗·狄拉克(Paul Dirac)。他创建了量子场理论，作为结果，他发现了反物质。狄拉克是英国科学家，并在一九三二年至一九六九年间担任英国剑桥大学卢卡斯数学教授，这是世界上最崇高的科学教授席位之一。艾萨克·牛顿在一六六九年到一七〇二年担任此职，该椅子上还坐过史蒂芬·霍金，从一九七九年直到二〇〇九年。

那么反物质究竟是什么东西？

你已经知道方程式E=mc²代表什么意思：质量能够转化成能量，同样，能量也能转化成质量。这是一个相当高的交换率。就像你在前一章中所见，能量能够从真空里，从场里借出一小会儿，创建出粒子。

现在，回到缩微版的你。

你仍然在被掏空的宇宙中，被真空包围——确切地说，被电磁场的真空包围。

就在你的眼前，一个电子凭空出现。

为什么它会出现？因为它可以。所以你看到一个电子出现了。噗！就这样。

瞬息之前，除了真空，什么都没有。现在，有了一个电子，而电子带有质量。它凭空出现这一事实就意味着一些沉睡着的能量被转化成质量。那个E=mc²的公式在行动。很简单。

但电子还带着电荷。这就带来一个问题：那个电荷是从哪儿来的？

质量来自能量，质量与能量是等同的，因此从借来的能量中产生质量是一个平衡的过程，只是将一种形式的能量变换成另一种形式而已。但电荷完全就是另一码事了。电子出现后，也随之出现了一个负电荷。而在这之前，没有电荷；在这之后，有了一个电荷，这，显然，无论如何都是无法接受的。如同我在上一章结束时所提到的，你不能无中生有地创造出某样东西而不付出代价。这从来不会在现实生活中发生——我能听见你的叹息——至少这次，你会因为听到在量子世界里也同样如此而感到高兴。

那么，我们怎么处理这个电荷？我们只能对此视而不见吗？

我们不能那么做，因为这太重要了。宇宙中的每一个电子都带着一个电荷，其他许多基本粒子也都如此。

那么这个电荷从哪里来？

最简单的答案往往就是正确答案，这就是：一个电子从来不会被单独创造。它必须与另一个与它除了电荷之外一模一样的粒子一同被产生。那个粒子所带电荷是正的，它被称为“反电子”。

我们是为了让所有被“无中生有”的电子-反电子对的电荷总和为零才设想出这个反电子概念。在这里我们不需要E=mc²或其他任何公式帮忙。这种现象并没有违反任何规则：在电子与反电子被创造出来以前，总电荷是零，之后依然是零。

这就是保罗·狄拉克想出来的绝妙主意。

这又怎样？你迷惑不解，可以理解。

当时没有人知道一个与电子完全一样，除了电荷相反的粒子是不是真的存在。从来没有人见过这种粒子。

今天，我们到处都能探测到它们。

电子与反电子对被“无中生有”的过程被称为粒子-反粒子偶的产生。

反方向的过程同样存在：当一个电子与反电子相遇时，它们发生湮灭，消失了，噗！不见了，它们的质量变回能量，在一瞬间，变成光。

电子们与它们的相反自己产生于电磁场，当它们相遇湮灭后又变回到电磁场。

既然电子自身存在着，又因为它们是从电磁场中通过电子-反电子偶生成的，那么推论就是反电子们也应该自身存在。事实上它们的确存在，但不是在任何地方都能找到它们。

一九二八年，狄拉克称反电子为“海里的洞”，他说的海就是我们现在所称的电磁量子场，“洞”则是因为它所反映的缺失电荷。

他的“洞”——反电子，在五年之后的一九三三年被实验发现，狄拉克因他出类拔萃的直觉获得了当年的诺贝尔物理学奖。他关于场的理论涵盖了自你开始探访微观世界以来到处可见的各种场，并引导他自己发现了反物质。

真正首先探测到狄拉克的反电子的是美国物理学家卡尔·D.安德森(Carl D．Anderson)。但安德森没有把它命名成反电子，而给了它一个新名字：正电子，至今这个名字仍在使用。安德森在三年后的一九三六年因为他出色的侦探工作获得了诺贝尔奖。

这样，反物质诞生了。

我刚才说所有物质中的一半是反物质。但如果只有反电子的话，那就不是所有物质的一半了。那么有没有反夸克、反光子和反胶子？

对于电子适用的，对于其他粒子也适用。

它们都有相反的自己。

反夸克的确存在，反中微子和反光子也一样。但有些粒子，不带电荷的那些可以同时属于两个阵营，成为它自己的反面。光子就是一个好例子：因为光子与反光子都不带电荷，所以它们一模一样。

那么为什么不管在哪里，我们都看不到所有其他反粒子出现在我们身边？

答案是它们就在这里，就在你身边，但很少量，因为每次一个反粒子出现，都只能存在非常非常短的时间。记住，任何反粒子与它对应的正常粒子遇到时就会立刻湮灭，依照E=mc²变成一缕能量与光消失。

然而，在宇宙中的某个地方，是否存在一整个由反物质构成的世界，一个反世界，如果你想这么称呼它的话。没有谁知道是否有这样的世界存在，但如果它们的确存在，而且如果你真的有一天碰巧在外太空见到一个来自它们世界的你，不要握手。你和你的“反你”将变成炸弹立刻爆炸。非常剧烈的爆炸。

就是这样，我们周围依然有一些反物质存在。甚至就在你体内，就现在。

每次放射性衰变发生时，就会产生一些反物质，但会迅速和与之对应的正常物质湮灭，产生非常高能的光线，通常它会直接射过你的身体，你和其他人都不会注意到它。

你的眼睛看不到这些光线，因为，我们早先已经讨论过，你的眼睛从来不需要进化出这种探测它们的能力。但虽然你的眼睛看不见，科技却可以——一些机智的工程师们成功地把这个发现转化成一些高效的医疗诊断和研究工具。PET就是一例。它们被应用于医院。PET的意思是正电子成像术(Positron Emission Tomography)。医生们将液体“示踪剂”注射到你体内，这种示踪剂本身具有放射性，每次发生衰变时就会释放出一个正电子。这个正电子随后与它遇到的第一个电子发生湮灭，变成强大的伽玛射线，被体外的PET探测器测到，这些信号能被用来重建你的身体如何运作的3D模型。相当聪明。

很好。

你现在已经知道了场和它们的真空。

你知道了它们可能被统一。

你知道质量和电荷以及反物质。

这意味着你已作好了准备，可以超越你在第一部分所见到的宇宙，开始新的旅行，奔向大爆炸，甚至更远处，直到空间与时间的源头。

所以，如果我是你的话，会深吸一口气，然后再翻到下一页。

1. 多剧烈？根据E=mc²来算，只要仅仅一克反物质与正常物质发生湮灭，就能产生当年投在广岛原子弹所释放能量的三倍。七十公斤重的你与同样重的“反你”湮灭将等同于引爆210,000颗这样的原子弹。真是一次有力的握手。​​​​​

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