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“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。

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。

他又一次让那个球爬坡
“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,这一次并不是老木雕匠在说话。说话的是慕德。
《物理世界奇遇记》乔治·伽莫夫 |