还记得第一次因为勾股定理而得出的无理数时的惊喜么？还记得因为x^2=-1而得出虚数的存在而惊奇么？实际上，数集的每一次完善，都代表着人类认知客观事物的一次进步。从自然数到负数，从有理数到无理数，从实数到虚数，我们不断的发现着在日常生活中完全接触不到的一些数，但这极大的丰富了我们的认知。当然，目前最大的数集是复数，那么有人可能会问，复数的再上一层是什么呢？
亦或者说，有没有复数不能表示的东西呢？这个答案是一定存在的，但是答案可能超出你的想象，因为这东西来自复数集合，却又不完全在复数集合内，这就是矩阵。
这是一个质的变化，它让数字有了空间感和立体感，从而可以表示出原来不能表现的性质，甚至是表现出超出我们认知的概念，比如4维以上的数组。它对于现代世界认识是有非常大的帮助，例如弦理论等。
等等，好像跑题了。不，没有。这里我们是从狄拉克密码开始讲起。
说到反物质，一定要说狄拉克方程。而我们之前使用狄拉克密码这一称呼，是因为其中一个最重要的问题，那就是狄拉克方程的参数中，有这么一个参数性质,a2=1，b2=1且ab+ba=0。这在复数的范围里也是没有解的，但是集合就恰恰可以解决这个问题，其解决的办法就是“正交性”。
矩阵的提出，其实前身应该是虚数，但是虚数和实数分属两个不同的维度，以至于他们之间的交流仅限于虚数的平方等于负实数。但是矩阵的多维度化，为维度与维度之间建立起了空间联系，这其中，就让物质和反物质联系在了一起。
如果我在这里大片讲述“自旋”等一系列概念，想必也是索然无味，还是从我们的认知角度上来讲一讲物质与反物质吧。
就目前来讲，反物质确实存在，在美国的费米实验室有着世界上生产反物质最快的装置。在几年前，它的生产速度大概是每个月可以生产
10^14个反质子。我说这个的意思，主要是想说明，反物质并不是一种虚无的东西，它是确确实实存在的。
那么反物质究竟是什么呢？说到反物质，我们一定要说一说物质，准确的说，应该是正物质。我们的日常世界中，物质都是正物质，我们都知道我们的世界是由一些粒子组成的，包括我们熟知的分子、原子、电子。也大概的知道一些比如电子带一电荷负电，质子带一电荷正电这类知识。那么我们可以简单的理解为，反电子，也就是正电子其他性质与电子无异，唯独在电荷上是带一电荷正电，而反质子则是带一电荷负电，以此类推。当然，事实上不能这么简单，我们这里只是想对反物质有一个直观的认识。
但是这时候，我们可能又会有一个疑问了，既然你说物质和反物质带电荷是相反的，那么像中子这种不带电荷的粒子，是不是没有反物质了呢。答案是有，但是可能解释起来比较麻烦，这要从物质的基本构成开始说起。
我们之前的理论可以知道，原子是有原子核和核外电子构成，而原子核又会由若干个质子和中子构成，其中电子是带负电的，质子是带正电的。但是我记得当初高中的教科书里，实际上是提到了更小的粒子模型，那就是夸克。
但是，就目前而言，物质的构成通常分为2个大类，不，必须说广义的物质分为两个大类，因为广义的物质不仅包括我们看得见摸得着的狭义的物质，还包括我们看不见摸不着但却真实存在的各种场，比如电磁场、引力场等。这两大类分别是：费米子和玻色子。
感觉挺陌生的？它是一种总称，实际上，费米子包括我们熟悉的夸克和我们不太熟悉的轻子。对这方面有些了解的同学肯定不会陌生夸克这一称呼，其实，夸克理论目前来讲应该来说是已经成为客观可观测的了，也就是说，基本上是符合实际描述的。不过可能很多同学会认为，夸克只是一种和电子一样的更小的粒子，然后由夸克组成了我们之前所知道的质子、中子等。这样说，对，也不对。实际上，夸克是一个总称，它就像是原子一样，可以有氧原子，有氢原子，有氦原子等等。夸克有6种不同的形态，分别是：
第一代：u（上夸克） d（下夸克）
第二代：s（奇异夸克） c（粲夸克）
第三代：b（底夸克） t（顶夸克）
但是，由于有其他性质的不同，他们又分为6种色，总共是18个基本夸克，如果算上他们的反粒子，总共是36个。
他们之所以未能被早期的科学家发现，原因是夸克决不会单独存在。也正是这一点，让很多科学家认为，夸克并不能算得上是一种基本粒子。
而轻子则就相对陌生的多，但是轻子中的一员我们肯定熟悉，那就是电子，当然，夸克都是分为3代了，轻子也有三代，并且，又根据它的基本特性，分为两大类，电子类和中微子类：
第一代：e（电子） （电中微子）
第二代：（μ子） （μ中微子）
第三代：（τ子） （τ中微子）
之所以称他们为轻子，大家可以想一想电子和质子之间的质量的差距，质子的质量是
1.672621637（83）×10-27千克 ，而电子的质量是：9.10938215（45）×10-31千克，相差大概1836.5倍。电中微子的质量则更加离谱，近乎为0，达到了电子质量的七万分之一，其实这是它的质量上界，具体的质量目前已经无法测出。
那么，现在，我们把费米子都讨论清楚了。费米子所构成的事物，大部分是我们的日常世界中的物质，但是还有一系列关于场的粒子，它们都被归结于玻色子的范畴。相比较费米子的实实在在，玻色子就显得有些玄乎了。
玻色子总共分为4大类,
分别对应着四大相互作用：
引力相互作用：引力子
电磁相互作用：光子
弱相互作用（使原子衰变的相互作用）：W+、W-及Z玻色子。
强相互作用（夸克之间的相互作用）：胶子
然而，这些玻色子，怎么来说呢，确切的验证倒没有，也就是胶子和光子比较接近我们，其他的玻色子都近乎幽灵一样存在，很难发现。但是这里的光子，则是我们今天的正题——物质和反物质的关键。
爱因斯坦曾经提过一个非常著名的方程：E=mc^2，实际上，它还有一个扩充版本，那就是：
E2=(mc2)2+(pc)2
这后面的pc代表着动能，这样子就是完整的能量方程。那么这个方程有什么意义呢。它代表的意思，就是我之前在说说里发的那条：“物质，只是能量被禁锢的一种表现形式。”这就是说，物质和能量是可以相互转换的，而这个转换的途径，就是物质与反物质的湮灭。而湮灭的途径，当然就是相互接触了。
我们对于能量的概念基本上是有些模糊的，实际上，它的定义是：能量是物质运动转换的量度。这种定义对于我们正常人来讲，那就是没有办法理解的。通常，我们对于能量的直观认识是电、光。比如我们电池里存储的电量，我们通常称为能源，而对于原子弹这种爆炸，我们可以称之为巨大的能量瞬间释放。原子弹的物质能量转换率大概在1%
左右，就足以形成如此恐怖的爆炸，可想而知，如果物质和反物质的湮灭，那将是何种场景，要知道，物质和反物质的湮灭，物质能量转化率为100%。
现在，我们大概知道了什么是物质，什么是反物质，物质和反物质怎么相互作用，以及它大概有什么样的用处。那么接下来，我们就从科幻转向我们的现实中来，讨论一些实际问题。
首先，我们要对反物质的能力有一个直观的认识。就拿广岛原子弹大爆炸来说，据历史统计，广岛原子弹的爆炸相当于2
万吨TNT当量，那么反物质需要多少能够达到这个效果？仅需要0.5克的正物质和0.5克的反物质的湮灭就可以产生相当于广岛原子弹所释放出的能量，实际上还多，大概2.14万吨TNT当量。
反物质既然这么好用，那么我们能生产吗？回答是肯定的。但是生产速度极慢，就像我在前面提到的那样，世界上最强大的反物质研究中心费米实验室的生产速度今年前是每个月生产10^14个反质子，这也是世界上生产最快的速度。按这速度，生产一年，能产生多少能量呢，大概是270焦耳。这个能量是多少？哦，随便买个巧克力，你就可以看到巧克力所蕴含的能量是多少了，270焦耳只够维持一个小灯泡点亮大约5秒。
你可能会质疑，怎么回事，不是说反物质的能量非常大么，怎么才这么点，事实上，一年生厂的反质子，加起来的质量也不过是1.5纳克，能有这种效果，已经是不错了。
那我们怎么把反物质当做能源来用，如果我们以后技术更加先进了，也许可以更快的造出反物质，但是这基本上是和生产电池一样。
因为我们都知道，能量是有损耗的。那发展这个有啥用，我们可以想象一下石油，天然气，这种是来源于自然的能源，如果我们找到了反物质矿，那不就解决了所有的问题。
那么这种情况，可能吗？可能，但是希望渺茫，因为至少在我们人类目前已经可以探测的宇宙范围内，都没有大量反物质的存在。不过这并不表示在离我们很远的宇宙的某些角落，就不是由反物质组成的。因为由反物质组成的世界，所运行的状态，和我们物质世界运行的是一致的。只要我们两个世界不直接接触，谁也不会知道谁是正物质，反物质。
那么第二个问题就是，反物质安全吗？可以用于战争么？反物质本身确实如很多支持反物质的人所描述的那样，不具有放射性，无毒无害，但是一旦反物质和物质湮灭，将会产生最强的射线γ射线，这种射线穿透性极强，而且对于生物会造成毁灭性的伤害。宇宙中，产生γ射线的地方，最强的要数超新星爆炸的γ射线暴，如果地球不幸被超新星爆炸的γ射线所击中，以目前的科技，所有的生物都将束手待毙，这远比最近霍金所称的2031年会由于一个小行星撞击地球而产生的世界末日严重的多。因为小行星撞击地球我们人类尚有一丝主动性，而γ射线，足以击穿地球。而我们人类，则无法抵御。
而就目前科技发展来看，反物质只能处于少量的研究领域才能够使用的，作为战争使用，恐怕要等到几百年之后都不为过。因为目前关于反物质研究，尚未形成一个统一的明确的框架，各种实验装置都尚未有一个统一的标准，因此它目前还不能和核武器的发展相提并论。如果非要比较，可以考虑人类从使用火作为能源，到达使用电作为能源，走了多少年。我之所以这样比较，是因为在使用核能之前，我们使用的都仅限于化学能，而从核武器研发以后，我们才真正的使用了原子能。反物质当然属于原子能的更高级层面。
这场物质与反物质的旅行很快就到站了，其实还有很多要讲的，还有很多要说的。我一直舍不得告别这场旅行，希望有兴趣的同学，可以继续前行，我们有时候，确实需要为了自己的梦想，做点什么。也许，它并不是一个大目标，而是每天能够做点自己想做的事情。
