第十章 世界之中的世界
改进。
处于原子中心的原子核还不是真正的最终的微粒。
据《旧约全书》的希伯来文注释者们说,在创世的第六天的黎明,上帝为人类制作了一些工具,从而也赋予人类以创造的才能。假如这些注释者们今天还活着,他们就会写下:“上帝创造了中子。”在美国田纳西州的橡树岭(Oak Ridge)迸发出的那道蓝色的闪光,就是中子的踪迹:米开朗基罗绘画中上帝用手指点化亚当(Adam),他用的不是吐纳之气,而是创造之力。
也许我不应该把话扯得太远了。让我从1930年的那件事谈起吧。当时,原子核的存在就像当初原子的存在一样不容置疑。问题在于,当时人们还没有办法把原子核分裂成一个个带电的部分:它们的数目不相吻合。原子核带有正电荷(与原子中电子的负电荷相平衡),电荷数与原子序数相等。但原子核的质量不是其电荷的常数倍:原子核的质量从与电荷数相等(在氢原子中),到相当于那些重元素中的电荷数的两倍多。只要人们仍然相信一切物质都一定是由带电粒子构成的,这个现象就难以解释。
是詹姆斯?查德威克(James Chadwick)破除了这种根深蒂固的观念,并且在1932年证明原子核由两种粒子组成:不仅有带正电荷的质子。而且还有一种不带电的粒子,即中子。这两种粒子质量大致相等,也就是说,大致上等于氢的原子量。只有最简单的氢原子核才不包含中子,它是由一个质子组成的。
因此,中子成了一种新的探索手段,像是炼金术士们使用的火焰,因为。既然中子不带电荷,它就可以不受电的干扰,射入各种原子核内部,使它们发生变化。这位现代的炼金术士,这个利用这种新的工具胜过其他任何人的人,就是罗马的恩里科?费米。
恩里科?费米是一个奇特的人物。我很晚才认识他,因为在1934年时,罗马在墨索里尼控制之下,柏林又为希特勒所掌握,像我这样的人是不会去那里旅行的。但是,当我后来在纽约见到他时,他使我大吃一惊,我觉得他是我生平见到的最聪明的一个人——也许是最聪明的人,除去一个例外。他结实,矮小,有力,敏锐。很像一个运动员,做起事来总是目标明确,好像他从一开始就能看到事情的结果。
费米用中子依次轰击每个元素,而元素擅变的传奇正是在他的手中成为现实的。你会看到,费米使用的中子从这种反应堆中流泻而出,因为这种反应堆被人们轻意地称作“游泳池”反应堆,意思是人们用水来使中子反应的速度减低。我应该用恰当的名称来称呼这种反应堆:高通量同位素反应堆(opeReactor),这种反应堆已在田纳西州的橡树岭建成并投入使用了。
当然,元素嬗变是人类的一个由来已久的梦想。但是,对我这样一个热衷于理论研究的人来说,20世纪30年代最令人振奋的事情是,开始揭开自然界演化的奥秘。我必须解释我说的这段话。我在开始时谈到了创世的那个日子,而且我还会再次谈到这个问题。那么,我从哪儿谈起呢?很久以前,大约在1650年,英国阿尔马总会督詹姆斯?厄谢尔(JamesUssher)曾经说过,宇宙是上帝在公元前4004年时创造出来的。虽然他所拥有的不过是宗教的教条与无知,但他却不容许别人反驳。据说,只有他或者另外某一位教士知道世界是在哪一年,哪一天,星期几,以及哪个时辰被创造出来的。谢天谢地,我把这些全给忘了。但是,直到20世纪,这个关于世界寿命之谜仍然似是而非:因为,在人们认定地球已有好几亿年的历史时,人们无法想象使太阳和星球运转如此长久的能量来自何处。不过,那时我们有了爱因斯但的方程式,这个方程式表明,物质的消耗将产生能量。但是,这种消耗了的物质又是怎样重新排列的呢?