反物质能让我们实现星际旅行吗？

《星际迷航》系列中进取号星舰使用了一种称作曲速引擎的惊人技术，这是一种复杂的动力源，它利用反物质来产生宇航员在星系周围扭曲路径并进行冒险的所有能量。当然，这种动力装置现只存在于科幻小说中。

但是，有朝一日可以建造这样的动力系统吗？这一概念有一天会被用来为星际飞船提供动力吗？事实证明，科学是完全可以实现它的，但肯定有一些障碍阻碍了将这样一个梦想的能量来源变成一个可用的现实。

什么是反物质？

那么，进取号星舰动力的来源是什么呢？它最初是物理学预测的一个简单的反应。物质构成恒星、行星和我们的“材料”。 它是由电子，质子和中子组成的。平衡物质的是反物质，它由物质各种组成部分的反粒子组成，例如正电子（电子的反粒子）和反质子（质子的反粒子）。这些反粒子在大多数情况下与它们的常规物质对应粒子相同，只是它们携带相反的电荷。如果能把它们结合在一起，结果就是巨大的能量释放。

反物质是如何创造出来的？

反粒子是在自然的发生过程中产生的，但也可通过实验手段得到，例如地球上大型粒子加速器中的高能碰撞。

最近的研究发现，反物质也在暴风云之上自然形成，这是在地球上自然产生的第一种方式。否则，就需要巨大的热量和能量来产生反物质，例如超新星或主序星（如太阳）内部。

反物质动力装置如何运作？

理论上，这个设计很简单，将同等的物质和它的反物质聚集在一起，然后它们会立即相互湮灭。

反物质将被磁场控制与正常物质分开，这样就不会发生意料之外的反应。然后，这些能量就像核反应堆从裂变反应中获取热量和光能一样，被提取出来。

物质-反物质反应堆将会比未来要实现的最佳反应机制（核聚变）高几个数量级地更有效地产生能量。不过仍然不可能完全捕获释放的能量。大量的能量输出被中微子带走，这些中微子几乎是无质量的粒子，它们与物质的相互作用非常微弱，以至于几乎不可能捕捉到它们（为了提取能量）。

反物质技术的问题

这种装置的主要困难是获得大量的反物质来维持一个反应堆。虽然我们已经成功地制造出了少量的反物质，从正电子、反质子、反氢原子，甚至一些反氦原子，但它们的数量还不足以产生大量能量。

如果收集到所有人为制造的反物质，它几乎不足以（当与正常物质结合）点亮一个标准的灯泡超过几分钟。

此外，制造成本很高。粒子加速器要花费的代价太大，甚至在极高的能量下，于碰撞中也只产生少量的反物质。在最好的情况下，生产一克正电子的成本是250亿美元。欧洲原子核研究组织（CERN）的研究人员指出，要生产一克反物质，需要花费1017美元和1000亿年的时间来运行加速器。

显然，利用目前的技术，反物质的常规制造并不乐观。然而，美国宇航局（NASA）正在寻找一种方法来捕获自然产生的反物质，这可能是一种很有希望的方式，来给穿越星系的宇宙飞船提供动力。

寻找反物质

范艾伦辐射带（环绕地球的带电粒子的环形区域）包含大量的反物质，这些反物质是由来自太阳的超高能带电粒子与地球磁场相互作用产生的。所以我们有可能捕捉到这种反物质并将其保存在磁场“瓶”中，直到一艘飞船可以用它来推进。

此外，因为最近在风暴云上发现反物质，我们有可能捕捉到其中一些粒子供我们使用。然而，由于这个反应发生在我们的大气中，可能在我们有机会捕获它之前，反物质将不可避免地与正常物质相互作用并湮灭。

尽管制造它很昂贵，而且捕捉技术还在研究中，但有一天有可能开发出一种技术，它可以从我们周围的空间中收集反物质，且成本低于地球上进行人工创造的成本。

反物质反应堆的未来

随着技术的进步，我们开始更好地了解反物质是如何被创造出来的，科学家可以开始研究如何捕捉那些自然产生的难捉摸的粒子。所以，未来拥有像科幻小说中描述的那种能源并不是完全不可能的。