第十章 世界之中的世界
可以说,这正是能量问题的关键,也是查德威克的发现所开启的人类理解之门。1939年,在美国康乃尔大学工作的汉斯?贝特(he)以十分精确的语言解释了太阳里氢嬗变成氦的问题,由于这种嬗变,质量的某种消耗给我们带来了这种高贵的赏赐——能量。
我是怀着一种特别的热情来谈论这些事情的,因为对我来说,这些事情有一种切身的体验性质,而不仅仅是对往事的追忆。在我看来,汉斯?贝特对这一问题的阐述是那样的生动具体,就像我举行结婚典礼那天的情形一样,接踵而来的是我的孩子们的呱呱坠地。因为在随后几年中的科学研究表明(据我推想,在1957年那次明确无误的分析中,得出了最终的结论),在所有的星球上,正在经历着这样一种过程,使一个一个原子的结构变得越来越复杂。物质本身在“进化”。进化这个词来自达尔文和生物学,而正是这个词在我有生之年改变了物理学的面貌。
元素的这种进化的第一步发生在像太阳这类年轻的星球上。这也就是从氢嬗变为氦的过程,而且,这一步需要来自内部的大量热量,我们在太阳表面所看到的,只不过是由这种嬗变活动引起的暴风雨而已。(氦是1863年日食时,用光谱线首次识别出来的,它之所以被称为氦,是因为当时在地球上还不知道有这种元素)。实际情形是,一对重氢核常常互相碰撞,聚变成氦核。
到时候,太阳大部分终归会变成氦。那时,太阳就将成为一个更加炽热的星球,在这个星球上,氦核相互碰撞,又会转过来生成更重的原子。例如,在一个星球上,只要有三个氦核在某一点上,在不到亿万分之一秒的时间内相互碰撞,就会生成碳。而每一种生物体内的每个碳原子就是通过这种无从稽考的碰撞方式产生出来的。除了碳,还可生成氧、硅、硫和其它更重的元素,那些最稳定的元素排列在门捷列夫元素周期表的当中,大体上在铁与银之间。但是,这些元素的构成过程却大大超过了铁和银这两种元素。
如果元素是一个接一个生成的,为什么大自然会就此停步不前呢?为什么我们只发现了92种元素,而其中最后一种是铀呢?显然,要回答这个问题,我们不得不制取铀以后的元素,并且证实在元素重量增大时,它们会变得更加复杂,而且有分离裂变的趋势。但是,在我们这样做时,我们不仅在制造新的元素,而且在制造某种具有潜在爆炸性的东西。费米在有史以来第一座石墨反应堆(在那俗语盛行的年代,人们把它叫作“堆”)中制取的钚元素,就是一种向全世界公开证明这一科学结论的人造元素。在某种程度上,钚是纪念费米天才智慧的一座丰碑;但我却把它看作是献给冥界之神普路托(Pluto)的一份祭礼(钚元素的名字就是这位神灵的名字)。我这样说,是因为在日本长崎有4万人死于钚弹轰炸,在世界历史上,再一次出现了这样的怪事,一座丰碑纪念一位伟人,同时又祭奠那众多的亡灵。
我必须把话题立刻转回到维那利奇地方的矿上来,因为有一个历史矛盾需要在这里解释一下。各种元素在星球上不断形成,但我们过去却总认为宇宙正在趋于消亡。这是为什么呢?或者说,怎么会这样呢?
宇宙趋于消亡的思想来自对机器运动的简单的观察。每台机器消耗的能量终究会超过它所补偿的能量。一部分能量消耗于磨擦,一部分能量消耗于磨损。而且,在那些比维那利奇的木制绞盘更为复杂精密的机器中,能量以别的方式被消耗掉——例如,在减震器和散热器中。这些都是能量损耗的方式。这就好比是一个无法满足的能量水池,我们输入其中的一些能量总会跑掉,而且无法从中再次获得。
1850年,鲁道夫?克劳胥斯(Rudolf Clausius)把这种思想归纳为一个基本原理。据他说,有一种可