可燃冰
由於這種物質外觀酷似冰雪而且可以燃燒,人們就將其形象地稱為可燃冰。“可燃冰”的主要成分是甲烷與水分子(CH4·H2O)。它的形成與海底石油、天然氣的形成過程相仿,而且密切相關。埋于海底地層深處的大量有機質在缺氧環境中,厭氣性細菌把有機質分解,最後形成石油和天然氣(石油氣)。其中許多天然氣又被包進水分子中,在海底的低溫與壓力下又形成“可燃冰”。
後來的實驗證明,1立方米可燃冰燃燒後能釋放出相當於164立方米的天然氣燃燒所產生的熱值。據粗略估算,在地殼淺部,可燃冰儲層中所含的有機碳總量,大約是全球石油、天然氣和煤等化石燃料含碳量的兩倍。有專家認為,水合甲烷這種新型能源一旦得到開採,將使人類的燃料使用史延長几個世紀,因此可燃冰又被稱為繼煤炭、石油和天然氣之後的第四代能源。
可燃凍的發現要從人類首次用管道大規模輸送天然氣說起。在20世紀30年代,前蘇聯為了向歐洲國家輸送天然氣,開始鋪設巨型天然氣管道。但是,管道經常莫名其妙地發生堵塞,工人們將管道剖開後發現,一種外觀酷似冰雪樣的物質塞住了管道。對這種物質進行研究後,才知道是天然氣與水的結合物,有很強的燃燒能力。當時,這種可燃燒的冰雪樣物質並沒有引起人們的特別關注。
上個世紀60年代,前蘇聯的科學家們意識到在自然界也許存在這種水合物,並預測到它作為一種可利用的新能源的前景。1972年,在開發北極圈內的麥雅哈天然氣田時,人類第一次發現了這種以礦藏形式存在的天然氣水合物。之後,美國科學家在地震研究中證實,在海底600米處就存在這種水合物。
1996年夏天,德國科學家搭乘一艘海洋考察船對北太平洋水域進行考察,以尋找這種神秘的冰晶體。結果,水下攝像機在800米深的海底拍攝到了晶瑩的亮光。科學家們迅速從海底取出了樣品。為了證實這就是充滿甲烷的冰晶體,一位科學家從這種冰塊上取下一小塊,用火柴點燃:冰雪般的東西開始燃燒,發出魔幻般淡紅色的火焰,直至冰塊變成了一攤水。
反物質
反物質對人類來說並不是太新鮮的事物。早在1928年英國科學家迪拉克最早提出了反物質的概念的4年後,這個假說就得到驗證——加州理工的安德森(Carl David Anderson)發現了正電子,即電荷為正的電子的存在;1955年在美國伯克利高能質子穩相加速器上,研究人員製造出了第一個反質子,即電荷為負的質子。
時至今日,人們發現和製造的反物質粒子雖然不多,但正電子作為反物質的一種形式,已經有了許多實際用途。例如,反物質正在醫學領域發揮效用。正子放射斷層掃瞄器(PET scanner)既是套用了正電子的特性。這種醫療成像技術發明於1974年,是一種類似CT的掃描,將微量帶有正子的氟化去氧葡萄糖注入體內,經血液循環傳送到體內組織器官,利用正子衰減時激發珈瑪射線,以正子掃瞄器測知射線的存在,再經由電腦運算組合成全身各層次影像,就能看到癌細胞,為醫生提供診斷依據。
根據愛因斯坦著名的質能關係式——E=mc2告訴我們,質量泯滅,產生能量。正反物質湮滅時質量幾乎損失殆盡,產生的能量比重核裂變和輕核聚變產生的少許質量差異大得多,爆發的能量也大得多,會將100%質量轉化成能量,而利用聚變反應的氫彈則大約只有7%的質能轉換。科學家由此推算1克反物質與1克物質相互碰撞而湮滅時所釋放出的能量,相當於世界上最大的水電站12個小時發出的能量;而不到500克反物質的破壞力超過世界上最大氫彈的威力。
但到目前為止,關於反物質能量的說法全部都來自科學家的推測,無任何實驗能夠證明。丁肇中教授也很慎重地表示過“從這一領域發展的歷史來看,人們要有思想準備,也許我們會發現意想不到的東西,與原先想研究的東西毫無關係。”另外也有說法稱,正反物質對撞所釋放的能量主要為光能而非熱能,其威力可能沒有我們想像中巨大,僅為核裂變釋放能量的數倍而不是數千倍。另外,這也可能為反物質的套用蒙上陰影(例如用在太空飛船的燃料,其發射出的伽瑪射線足以瞬間殺死飛船里的人等等)。如果反物質的能量並不像想像中的巨大,那么人們為開發反物質套用而付出的努力或許只是白費。巨額資金投入和未知的回報,也可能影響政府或企業參與的積極性。