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“太空站找反物质实验”演讲（实录）,
第五个故事，向大家展示一下我现在的合作，就是在国际空间站上研究外太空的反物质，所谓ＡＭＳ，在国际空间站。国际空间站现在正在建造，这是一年半以前的图，由美国的宇航员打开，这部分是俄罗斯人做的，这是航天飞机，把舱带过来和空间站接口。这是在哥伦比亚号没有出事之前最好的一张图，已经做了一半国际空间站，里面有三个人。国际空间站长１０９米，宽８０米，重４２０吨，当２００６年以后，空间站是除了月亮和星星以外是最亮的星，等于三个足球场大。这个空间站是美国、日本、俄罗斯和西欧所有国家一起合作的，造价并不便宜。这个实验经过大量的国际竞争以后，是空间站上唯一的大科学实验。
在历史上，天文现象的研究是用光学观察天文，人类最早对星球爆炸的记录就是在公元前１３００年，甲骨文上的记录。星球爆炸的现象，最近被美国的哈勃望远镜重新照下来，这种现象最详细的记录是在公元１０５４年在中国的宋朝，在宋朝差不多好几个礼拜天有一种现象，我有一张图上有。在宇宙当中有光、有电子、有核子、有原子核和反原子核，过去所有的实验，美国的、中国的、俄罗斯的、欧洲的，都是测量光的，人造卫星就是地面站。除了光以外，在宇宙中还有带电的粒子，因为带电必须要有质量，因为有质量被大气吸收了，所以必须在太空中测，因为它带电，需要磁场分辨的电子核。
台湾有很多的单位参加，有中央大学太空计划所，中山科学院，国防科工委和中央研究院。为什么请中国的大学来参加？因为这个实验是由很多大学组成的，包括美国的麻省理工学院、耶鲁大学、日内瓦大学、莫斯科大学等好的大学，更重要是过去一百年里，所有的诺贝尔物理奖都来自于大学，原因是有综合的优势和大量的学子，这就是邀请中国大学生参加的原因。这是空间站惟一的实验，也是美国政府和俄罗斯政府在空间站上的重要活动。大家可能会问，这么大的实验到底要花多少钱？花多少钱在这张图上，这是美国的火箭，我们刚才算上去，把钱放上去，比那个实验还便宜。
对于做这种大的国际实验，常常会有人来帮助你。但这是非常难的事情，因为从来没有人做。所以，我们先在９８年６月用航天飞机把我们的实验带到空间做事先的测量。第二次实验是在空间站做三年到五年，第一次飞行了十天，飞行箭和第二次内径是一样的，唯一不同是用永磁。大家记得在中学二年级第一次念物理的时候，所谓牛顿三大定论，牛顿第二定理就是动量和质量乘速度，动量是在磁场轨道上测出来的。为什么磁场带到天上很困难？加入有一块磁铁，用绳子拴着，它永远是往南转或者往北转。这是多少年航空飞机不能带磁场最主要的原因。这个困难被中科院电工所解决了。中科院所设计的磁铁是由铝铁做成的，航天的铁可以用黄金来算的。第二不漏磁，不影响宇航员的操作。宇航员的呼吸系统到６０度的时候自动关闭。第三是没有磁矩，就不会断。这设计的磁铁，外面是铝的，里面是空的。从外面看出来，这个磁场和那个磁场抵消掉了，这是成功最主要的原因。这个问题４０年里没有人想出来，后来被中科院的电工所解决掉。磁铁总共有六千个磁铁，胀力是非常大的，做的时候非常的危险。做完了以后，在北京做模拟飞机控制情况，不要让它飞出来。做完以后请美国宇航人员检查此事，根据跟美国达成的协议，所有的物理由我负责，可是安全由他们负责，因为要带６个宇航员到天上去，他们来检查。
这是航天飞机，这是固定火箭，这是燃料箱，这还有一个固定火箭。航天飞机最初上升的时候，这两个固定火箭大概２５０吨，在千分之一秒，燃料是氧化的，最初二分钟没有办法控制的，所以很容易出事情。两分钟以后，就会掉下来。这是飞行船，八分钟以后这个筒子就掉下来了。在天上飞行１０～１６天以后，在降落的时候，然后转过来，头向后，然后降低速度，然后滑行到发射场。上空的时候是火箭，飞下来的时候是飞机。
这是航天飞机在天上离地面４００公里，每小时２７００公里的速度，上面有五个宇航员坐在这，这次飞行的任务，最初三天从这个接口由宇航员把水和食物送到俄罗斯的和平号，剩下７天收集数据。这是航天飞机与和平号一百公尺的时候。发现很多很奇怪的现象，第一个现象，在磁道上空离地面４００公里的时候，有一个绕着地球的质子环，飞向外空的时候是４２００公里。还有一个很奇怪的现象，大家知道所有的宇宙是中性的，从外在空来看，正电和负电的质子一样多，但是发现并不是这么回事。这是赤道，这是北极，正电比负电高四倍左右。这样现象非常的奇怪，想象不到，这是人类第一次把门打开进去，所有的现象都是新奇的。过了几年我们了解这些现象和原因的时候，你会觉得很自然。
实验成功以后，我们在２００６年用１８２号航天飞机把我们带到空间站。现在我们正在完成这个实验，其中比较困难的是磁铁。大家记得假如电流经过一根普通导线的话就会产生磁场，普通导线有原子振荡，所以会有摩擦产生热，在１９１１年的时候，荷兰就发现导线冷却到零下２７０度左右的时候，电子就不动，电子不动的话，原子就不动，原子不动的话，电子就会产生热，这是一个非常奇怪的现象。过去一百年里面，有４０多个诺贝尔物理奖。用超导是非常困难的，原因是这个导线跟另外导线中间的力量非常大，有时候有好几吨，这两根导线万一一碰就会摩擦，一摩擦就会产生热，就会导致整个原子热，也就会失超。在９０年的时候，８７公里的加速器花了３０亿美金。
这个磁铁由很多国家一起来做，美国的宇航局、瑞士、西班牙、德国、意大利、中国的上海交通大学、芬兰和俄罗斯、莫斯科大学，一起来制造，然后在英国组装。创造这些能够利用高空，是高科技发展的新现象，在以前是不可能的。
第一个要解决的问题是有没有指南针的现象，没有指南针现象，线路的设计，这是第一次飞行的永久磁铁，第一次和第二次完全一样，唯一不同是第二次的磁场比第一次的磁场高，也就是说比地球的磁场高二万倍。总共１４个线圈，再过几个礼拜，１４个线圈就做完了。做完了以后，不代表顺利完成任务，做完了以后是问题的开始。所以一做完以后，要详细检查。怎样检查呢？每一个线圈，都要检查能不能冷却到零下２７０度，会不会失超，除非你把一个打火机放在旁边。为什么不会失超，因为我们花了很多时间来了解它的工艺，也就是说这根导线外面有一个铝，这铝是百万分之二，同时导线铝中间，中间的距离是一样的，所以不会有摩擦现象，在长１０５公里之间。导线和另外导线之间没有任何结构，这是很困难的，差１０５公里。设计最精密的东西，到瑞士看最贵的表是人工做的，所以两位英国人就制造这导线。
当温度非常低，接近零的时候有很多奇怪的现象。什么现象呢？我们都知道普通液体的特性是热向冷走。到接近零度的时候是冷向热走。超热体是非常新奇的现象。什么意思呢？这是我们的磁铁，这是切面图，这是正面图，三米半径，三毫米厚，里面的线圈，线圈的热有冷热交换器，当液体的氦蒸发到一半就会变成球状，这样冷热交换器就不能均匀的切下来，所以不能用普通的氦。这个时候，就是超流体，在接近零度的时候，在４.３度冷到１.６度是非常困难的，至少没有人做过。
还有一个小问题，大家会想象到，在空中怎样传送超热体的氦，带２５００度的氦冷冻超热体，自己做一个泵，这个泵就是一个加热器，这边比这边温度高百分之一度，超流体往这走，超热体往这走，互相不会进来。这是很多小小的工艺问题。
更重要的是因为很少人做过这种，所以任何人计算的数字最好做两道。第二，你来做振动实验、真空实验、模拟航空飞机升空的情况，因为外面非常的薄，体积非常大，你做了振荡以后就不知道有没有金属疲劳，就不能站立。上海的交通大学负责把超导磁铁在地面上冷却到零下２７１度，是地面冷却性，分为二步，一是１００度冷却到８０度，然后从８０度冷却到１.８度，这是航天飞机降落的跑道，把仪器运过来以后，会有很多的实验室来测量我们的仪器，把仪器运到发射台时候，Ａ这部分就会带走，只有Ｂ这部分，Ｂ这部分在航天飞机升空前就把它拿掉。这是很困难的技术。
其余的仪器就不一一说了，还有一个值得一说的就是舰艇仪器，大家知道在舰上有一个很好的哈勃望远镜，美国人认为我们这个仪器等于带电的哈勃望远镜。仪器放在天上的时候，所有电能来自太阳能板，有很多信号，总共是３０万个信号，６５０个微处理器，这个微处理器比现在美国通用的空间微处理器快十倍左右，所以根本没有办法买到。这是做好的各种微处理器。到了２００６年，大家没事的时候可以看得出来，要造什么呢？如果宇宙大爆炸的时候，一部分是正物质组成的，一部分是反物质组成的，在三到五年，会测量到２０亿个氦，如果２０亿个氦没有找到一个反氦的话，就不行了。我们在中国南京东南大学设了仪器和天上一模一样的仪器，如果出现什么事情的话，可以在地面上观察得到。
我现在向大家说第五个体会，要实现这个目标，最重要的是要有好奇心，对自己正在做的事情感兴趣。同时要勤奋的去工作。可能有的人会问，你花这么多的力气，花这么多的钱，有什么用处？所以给大家讲一讲，有一位科学家认为通过打破原子转化能量是不合算的，这是非常有名的物理学家。还有一位很有名的科学家，美国人，他说电子从理论和技术而言是可行的，从商业和经济上看，我认为是不可能的，不过是浪费时间的梦想。上一个世纪一个最伟大的英国科学家，他说“X射线是骗局”，认为是不可信的。总结了以后你就会了解下面。物理学跟这个有关系，这是一百年前的物理学，这是三十年代和四十年代的物理学，这是现在的物理学。一百年以前，最尖端的物理学是光学，现在用在航空、航天、无线电子。三十年代最尖端的物理学，原子类型、量子类型，半导体等。四十年代最尖端的物理学是同位素。八十年代前是慧星，用在气象探测。这么大距离是恒星，什么意思呢？从发现和应用，有时间，这时间可能是三十年、四十年，但是当一个新的科学开始的时候，永远在尖端，因为尖端，常常有些人认为是没有用的。只能经过三十年、四十年以后，等大家熟悉这个现象以后才能转换为应用。转换为应用的时候，往往改变了整个人类。
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