奈錮硌Ъ胰銜���湧贍蓯橇⒎教宓模�蛭�⒎教蹇梢哉�氳氐�諞黃穡�換嶗朔訝魏慰佔洹H歡���氈櫚目捶ㄊ牽��癰�褚豢櫧鹹迅擅姘��蛘呦褚環萜鹹迅剎級。閡桓雒芏群艽蟮墓燙澹��姓�綰桑�廈娌悸�舜�旱綰傻牡繾櫻�拖衿鹹迅擅姘�系鈉鹹迅傘! �1910年,盧瑟福(在他的學生漢斯·蓋格的協助之下。蓋格後來將發明冠有他名字的輻射探測儀)朝一塊金箔發射電離的氦原子,或稱α粒子。令盧瑟福吃驚的是,有的粒子竟會反彈回來。他說,他就像朝一張紙發射了一發38厘米的炮彈,結果炮彈反彈到了他的膝部。這是不該發生的事。經過冥思苦想以後,他覺得只有一種解釋:那些反彈回來的粒子擊中了原子當中又小又密的東西,而別的粒子則暢通無阻地穿了過去。盧瑟福意識到,原子內部主要是空無一物的空間,只有當中是密度很大的核。這是個很令人滿意的發現。但馬上產生了一個問題,根據傳統物理學的全部定律,原子因此就不應該存在。 讓我們稍停片刻,先來考慮一下現在我們所知道的原子結構。每個原子都由三種基本粒子組成:帶正電荷的質子,帶負電荷的電子,以及不帶電荷的中子。質子和中子裝在原子核裡,而電子在外面繞著旋轉。質子的數量決定一個原子的化學特性。有一個質子的原子是氫原子;有兩個質子的原子是氦原子;有三個質子的原子是鋰原子;如此往上增加。你每增加一個質子就得到一種新元素。(由於原子裡的質子數量總是與同樣數量的電子保持平衡,因此你有時候會發現有的書裡以電子的數量來界定一種元素,結果完全一樣。有人是這樣向我解釋的:質子決定一個原子的身份,電子決定一個原子的性情。) 中子不影響原子的身份,但卻增加了它的質量。一般來說,中子數量與質子數量大致相等,但也可以稍稍多一點或少一點。增加或減少一兩個中子,你就得到了同位素。考古學裡就是用同位素來確定年代的……比如,碳-14是由6個質子和8箇中子組成的碳原子(因為二者之和是14)。 中子和質子佔據了原子核。原子核很小……只有原子全部容量的千萬億分之一,但密度極大,它實際上構成了原子的全部物質。克羅珀說,要是把原子擴大到一座教堂那麼大,原子核只有大約一隻蒼蠅那麼大……但蒼蠅要比教堂重幾千倍。1910年盧瑟福在苦苦思索的,就是這種寬敞的空間……這種令人吃驚、料想不到的寬敞空間。 認為原子主要是空蕩蕩的空間,我們身邊的實體只是一種幻覺,這個見解現在依然令人吃驚。要是兩個物體在現實世界裡碰在一起……我們常用檯球來作為例子……它們其實並不互相撞擊。〃而是,〃蒂姆西·費里斯解釋說,〃兩個球的負電荷場互相排斥。。。。。。要是不帶電荷,它們很可能會像星系那樣安然無事地互相穿堂而過。〃你坐在椅子上,其實沒有坐在上面,而是以1埃(一億分之一厘米)的高度浮在上面,你的電子和它的電子不可調和地互相排斥,不可能達到更密切的程度。 差不多人人的腦海裡都有一幅原子圖,即一兩個電子繞著原子核飛速轉動,就像行星繞著太陽轉動一樣。這個形象是1904年由一位名叫長岡半太郎的日本物理學家建立的,完全是一種聰明的憑空想像。它是完全錯的,但照樣很有生命力。正如艾薩克·阿西莫夫喜歡指出的,它給了一代又一代的科幻作家靈感,創作了世界中的世界的故事,原子成了有人居住的太陽系,我們的太陽系成了一個大得多的體系裡的一顆微粒。連歐洲核子研究中心也把長岡所提出的影象作為它網站的標記。物理學家很快就意識到,實際上,電子根本不像在軌道上執行的行星,更像是電扇旋轉著的葉片,想要同時填滿軌道上的每一空間。(但有個重要的不同之處,那就是,電扇葉片只是好像同時在每個地方,電子真的就同時在每個地方。) 不用說,在1910年,或在此後的許多年裡,知道這類知識的人為數甚少。盧瑟福的發現馬上產生了幾個大問題。尤其是,圍繞原子核轉動的電子可能會墜毀。傳統的電動力學理論認為,飛速轉動的電子很快會把能量消耗殆盡……只是一剎那間……然後盤旋著飛進原子核,給二者都帶來災難性的後果。還有一個問題,帶正電荷的質子怎麼能一起待在原子核裡面,而又不把自己及原子的其他部分炸得粉碎。顯而易見,那個小天地裡在發生的事,是不受適用於我們宏觀世界的規律支配的。
第九章 威力巨大的原子(4)
隨著物理學家們深入這個亞原子世界,他們意識到,那裡不僅不同於我們所熟悉的任何東西,也不同於所能想像的任何東西。〃由於原子的行為如此不