物理世界奇遇记-第26章

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从原子核中发射出来。我们把这样一种调整方式叫做β衰变。”
　　“在制造原子核时要用胶水吗？”汤普金斯先生很感兴趣地
问。
　　“一点也不需要，”老头回答说，“你知道，只要把这些粒
子弄到一块，让它们接触，它们自己就会互相粘住。要是你愿意，
你可以自己试试看。”
　　汤普金斯先生按照这个建议，一手拿一个质子、一手拿一个
中子，小心翼翼地把它们放到一块。他马上感到有一种强烈的吸
引力，当他仔细观看这两个粒子时，他发现了一种极端奇怪的现
象。这两个粒子不断地交换它们的颜色，一会儿变红，一会儿变
白，好像红颜料正在从他右手的球“跳到”左手的球上，然后又
跳回来似的。颜色的这种移动是如此之快，以至于这两个球看来
好像被一条粉红色的带子绑在一块，而颜料的色彩就沿着这条带
子来回振动。
　　“这就是我那些搞理论物理的朋友叫做交换现象的玩意儿，”
老工匠说，他因为看到汤普金斯先生的惊讶而大为开心，“当你
把两个球这样放在一起的时候，这两个球全都倾向于成为红色的，
也就是说，它们全都想占有那个电荷。但是，既然它们不能够同
时占有这个电荷，它们就轮流把它拉来拉去，谁也不愿意把它交
出来，结果，这两个球就粘在一块，你只有使劲才能把它们分开。
现在我可以做给你看看，要制造任何你想要的原子核是多么简单
的事。你想要什么原子核呢？”
　　“金子。”汤普金斯先生说。他想起中世纪的炼金术士所想
达到的那个目的。
　　“金子吗？让我们做做看吧，”老工匠转向墙上挂着的一张
大图表，喃喃地念道，“金的质量是197个单位，　它带有79个正
电荷。这就是说，我必须拿出79个质子，　再加上118个中子，才
能得到正确的质量。”
　　他数出了那么多个粒子，把它们放入一个长长的圆筒里，并
用一个笨重的木塞把它整个塞上。然后，他使尽全身力气，把木
塞往下压。
　　“我必须这样做，”他向汤普金斯先生解释说，“因为带正
电的质子之间的电斥力非常强。一旦这种斥力被木塞的压力所克
服，质子和中子就会由于它们的相互交换力而粘在一块，形成我
们想制造的原子核了。”
　　他尽可能把木塞压到最深的地方，然后再把它拔出来，并且
迅速地把圆筒翻个底朝天。于是，一个闪闪发光的粉红色圆球滚
到台子上，汤普金斯先生仔仔细细地观察了它，发现这种粉红色
是由于那些迅速运动着的粒子交替发出红色和白色闪光而造成的。
　　“多么美丽啊！”他惊叹道，“那么，这就是一个金原子了？”
　　“还不是原子，只不过是原子核而已，”老木雕匠纠正他说，
“要制成原子，还必须添加适当数量的电子去中和原子核的正电
荷，也就是说，必须造成一个通常的电子外壳把原子核包住。不
过，这是很容易做到的，只要在原子核周围有一些电子，原子核
自己就会把它们抓住的。”
　　“奇怪，”汤普金斯先生说，“我岳父从来没有提起过，人
们能够这样简单地制造出金子来。”
　　“你岳父同其他那些原子核物理学家啊！”老头感慨地说，
他的话里带着一种恼怒的音调，“是的，他们能够把一种元素变
成另一种元素，可是，他们做得很笨拙，范围也非常有限。他们
所得到的新元素的数量，少到连他们自己也很难看到它。我来让
你看看他们是怎样做的。”于是，他拿起一个质子，用相当大的
力量把它朝台子上那个金原子核扔去。在接近那个原子核外围的
时候，质子的速度稍稍变慢了一些，犹豫了片刻，然后撞进原子
核中去了。那个原子核在吞没质子之后，好像发高烧似地哆嗦了
一会儿，然后劈啪一声分裂出一小部分来。
　　“你看，”他拣起那块碎片说，“这就是他们叫做α粒子的
那种东西，如果你仔细地把它检查一下，你就会发现它含有两个
质子和两个中子。这样的粒子通常是从所谓放射性元素的重原子
核中发射出来的，不过，要是把普通的稳定原子核敲打得足够狠，
你也可以把这种粒子敲出来。我应该请你注意这样一个事实：现
在留在台子上的那一大块碎片已经不再是金原子核了，它已经少
掉一个正电荷，现在是周期表上处在金前面的元素铂的原子核。
不过，有的时候，进入原子核的质子并不会使原子核分裂成两部
分，结果，你所得到的就是周期表上跟在金后面那个元素的原子
核，也就是汞的原子核。把这些过程和类似的过程结合起来，我
们实际上能够把任何一种指定的元素转变成另一种。”
　　“那么，物理学家们为什么不把大量像铅这样的普通元素，
转变成像金那样价值更高的元素呢？”汤普金斯先生问道。
　　“因为用炮弹轰击原子核的效率太低了。首先，他们不能够
像我这样准确地打出他们的炮弹，因此，实际上要射出几千发炮
弹，才有一个炮弹击中原子核。其次，即使在直接命中的情况下，
炮弹也很可能不穿进原子核的内部，而是从原子核上弹回去。你
可能已经注意到，当我把质子扔到金原子核上时，它在进入原子
核之前有些犹豫，我当时还认为，它会被原子核弹回来呢。”
　　“到底是什么东西阻碍炮弹进入原子核呢？”汤普金斯先生
很感兴趣地问。
　　“你应该是能够自己猜到的，”老头说，“只要你还记得原
子核和轰击它的质子全都带有正电荷就行了。在这些电荷之间的
静电斥力，形成了一种不很容易越过的堡垒。如果说入射质子能
够穿过原子核的这种堡垒，那只是因为它们利用了某种像特洛伊
木马计那样的方法，它们不是作为粒子，而是作为波通过原子核
的核壁的。”
　　汤普金斯先生正想承认他不理解老头的话是什么意思，但是
就在这个时候，他突然意识到他可能已经理解了。
　　“有一次，我看过一种有趣的台球比赛，”他说，“那里用
的也是这样的球。最初，台球放在三角形的木框里。后来，它突
然出现在木框外，就像是穿过那个木质堡垒‘漏’出来似的，当
时，我还担心老虎会不会也从铁笼里漏出来。你看，我们刚才在
这里看到的是不是同一回事呢——只不过现在不是台球和老虎漏
出来，而是质子漏进去罢了？”
　　“我觉得就是这样。”老头说，“不过，我对你说实话吧，
理论从来就不是我的强项。我自己只不过是个做实际工作的人。
但是十分明显，那些核粒子只要是用量子材料做成的，就总是能
够穿过一般认为无法通过的障碍物漏进去。”
　　老头停了一下，认真地看着汤普金斯先生。“你说的那些台
球，”他接着问道，“它们确实是真正的量子象牙台球吗？”
　　“是的，据我了解，它们是用量子大象的长牙制成的。”汤
普金斯先生回答说。
　　“好啊，人生就是这样嘛，”老头悲哀他说，“他们浪费这
样宝贵的材料，只不过是为了玩乐，而我却不得不用普普通通的
量子橡木来雕刻质子和中子——整个宇宙最基本的粒子。”
　　“不过，”他继续说，努力想把他的沮丧掩盖起来，“我这
些可怜的木雕制品同那些贵重的象牙制品一样出色。我要让你看
看，它们能够多么干净利落地通过任何一种堡垒。”于是，他登
上长板凳，从顶层架子上拿下一个雕刻得很奇怪的木制品，它的
样子很像一座火山口的模型。



　　“你现在所看到的，”他继续说，一面轻轻地拂去上面的灰
尘，“是任何一个原子核周围都存在的斥力势垒的模型。外面的
斜坡相当于电荷之间的静电排斥作用，而里面那个洞相当于把核
粒子粘在一起的内聚力。现在如果我把一个球向斜坡上弹去，但
是所用的力量不足以使它越过坡顶，你自然要认为它将会滚回来
。但是，你看看实际上会发生什么事吧……”说着，他把那个球
轻轻一弹。
　　那个球在大约爬上斜坡的一半以后，又重新滚回台子上来了。
　　“怎么啦？”汤普金斯先生不满意地评论说。。
　　“等一等，”木雕匠平静他说，“你不应该期望第一次试验
就能看到啊。”于是，他又一次让那个球爬坡。这一次又失败了。
但是，在第三次试验时，那个球大约刚刚爬上斜坡的一半时，突
然一下子消失不见了。



　　“好，你能猜到那个球到哪里去了吗？”老木雕匠带着魔术
师的神态得意洋洋他说。
　　“你是说它现在已经进入洞中了吗？”汤普金斯先生问道。
　　“是的，它现在确实就在那里。”老头说，一面用指头把那
个球夹出来。
　　“现在让我们反过来做一做，”他提议说，“看看球不爬上
峰顶，能不能从洞里跑出来，”说着，他把那个球扔回洞里。
　　有一段时间，什么事情都没有发生，汤普金斯先生只能听到
那个球在洞里来回滚动所发出的细微的声响。后来，就像发生一
个奇迹那样，那个球突然出现在外面斜坡的中部，然后平缓地滚
落到台子上。
　　“你现在所看到的一切非常忠实地重演了放射性物质β衰变
中所发生的情景。”木雕匠说、同时把模型放回原处，“只是在
后一种场合下，你碰到的不是用普通量子橡木制成的斜坡，而是
静电斥力的势垒。不过，从原理上说，这两者并没有任何差别。
有的时候，这种电势垒是非常‘透明的’，粒子远远不到一秒钟
就会逃跑出来；但有的时候，它们却非常‘不透明’，要发生这
种现象，需要几十亿年的时间，比如说，在铀原子核的场合下就
是这样。”
　　“但是，为什么原子核不全都是放射性的？”汤普金斯先生
问。
　　“这是因为在大多数原子核中，那个洞穴的底部低于外面的
水平面，只有在那些非常重的已知原子核中，洞穴的底部才高到
有可能发生这种逃跑的事件。”
　　老木雕匠抬头看看墙上的挂钟。“哎呀，到时啦。我该关门
了。如果你不介意……”
　　“啊，我很抱歉。我本来并没有打算让你花费这么多时间。”
汤普金斯先生带着歉意说，“不过，这实在是大有意思了。我只
剩下一个问题。可以问吗？”
　　“是吗？”
　　“你刚才说，在把不值钱的元素变成更值钱的元素时，用炮
弹轰击原子核的做法很难奏效，效率非常低……”
　　老木雕匠笑了。“你还在希望利用原子核物理学发大财？”
　　汤普金斯先生不安地动了动，但还是继续往下说。“但是，
对你来说，这似乎不难做到，用你放在那里的那种巧妙的装置。”
他指着那个用圆筒和木塞组成的新奇发明说，“所以，我觉得很
奇怪……”
　　老木雕匠又笑了。“它是很巧妙，但事情并不是真的。问题
就在这里。不，你应该承认，把不值钱的金属变成金子——用生
意场上的话来说——这纯粹是空想。我想，你该醒醒啦。”
　　“这也太过分了。”汤普金斯先生闷闷不乐地想着。
　　“我说，你该醒醒啦。”
　　不过，这一次并不是