在所有自然现象的根源是电子,在不断的运动。驱动我们的机器的强大电流,无线电波,光线,在底部,但电子运动。

我们的电原子宇宙

作者:WILLIAM GRUNSTEIN,E.E。

我们获悉,两位德国科学家最近成功地将汞转化为黄金。这次事件让我们想起了早期在这个方向上的努力,在回顾中世纪炼金术士的工作时,现代炼金术的奇迹变得更加突出。

古老的炼金术士凭着他们无拘无束的想象力所展现出的种种奇幻景象,从来不敢想象随着电子理论的出现而开启的奇异研究的广阔前景。今天,我们即将迎来最深远的发现,我们感到有必要让读者了解这些即将到来的科学革命的本质。

原子及其组成部分构成了当今科学界关注的焦点。原子的基本结构,即原子由带正电的电子组成的理论,已达成了普遍的共识。举一个简单的例子,让我们考虑图1中的氢原子。如图所示,处于正常状态的电子围绕原子核连续运动。原子本身可以与其他原子连接形成分子。

例如,氢分子由两个氢原子组成,原子核和电子重新排列,如图2所示。当然,这些图中所示排列的准确性从未通过直接实验得到证实,而是基于纯粹的理论考虑,然而,这些考虑与实验事实是一致的。为了回到原子,假设通过某种方式,比如说非常高的温度,能量被传送到原子。原子吸收了这种能量,因此必须在其中发生一些变化。根据一个可靠的理论,即所谓的玻尔理论,当原子接收能量时,电子从其正常轨道移动到一个较新的外轨道,在那里,由于获得了更多的能量,它以比正常轨道更快的速度移动。电子接收的能量越多,它离原子核越远。当然,现在原子核的引力场是有限的,可以给原子足够的能量,把电子带出这个场,从而使它射向太空。

失去一个电子并不会明显改变原子的重量,原子的质量集中在原子核中。与行星电子的轨道相比,原子核本身的大小极其微小。在氢原子核中只有一个带正电的粒子,其质量与其体积相比是巨大的。这个粒子叫做质子。所有的物质都可以被分析成电子和质子的某种构型。

我们刚才研究的氢原子是所有原子结构中最简单的。它也是已知最轻的原子。所有较重的原子都有更复杂的结构。例如,图4描绘了气体氦的原子。注意,它有两个行星电子围绕中心原子核旋转。由于缺乏空间,这幅画有些不成比例,原子核与电子轨道的比例太大了。除了围绕原子核旋转的两个电子外,原子核内还有另外两个电子,它们被带正电的质子的引力所吸引。如果放大几十亿倍,这个核就会出现,如图5所示。这里四个质子排列在一个轨道上,两个核电子位于这个轨道的轴上。研究发现,质子和电子的引力和斥力使原子核保持平衡。

现在我们发现氦原子由四个质子和四个电子组成(两个在原子核中,两个行星电子),我们看到氢原子由一个质子和一个电子组成。这些数值关系表明氦原子是由四个氢原子组成的。事实上,科学家们,其中包括美国著名的P.B.Foote博士,他最近在科学月刊找到强有力的理由相信氦原子是四个氢原子的重排,并且一旦适当的方法完善,氢原子的结合就可以产生氦。

但这个问题还有另一个更有趣的方面。我们发现,如果我们把氢原子的质量按任何一种重量比例表示为1.0077,那么同样比例的氦原子的重量将是4。但我们在上面发现氦原子是由四个氢原子组成的,因此重量应该是4×1.0077或4.0308!换句话说,如果我们取四个氢原子,把它们结合在一起,形成一个氦原子,那么在这个过程中,0.0308的重量或大约0.75%的质量会损失掉!

乍一看很难完全理解这些事实的意义。如果我们进一步回忆起,在学校里,我们被教导物质既不能被创造也不能被毁灭,我们会发现质量的完全丧失更令人费解。它开始了对科学未来的无休止的推测,暗示着物质湮灭的最终成功,这是一个几乎不可想象的过程,但在推测的科学家的幻想中,这一过程却以一种怪异的生动性隐现出来。这种物质的完全毁灭是未来的可能吗?人类能否达到科学发展的这个高潮,对环境控制的这个顶点?

如果我们向爱因斯坦迈出漫长的一步,我们会发现这位科学预言家在他深远的相对论中已经触及了这个问题。根据这个理论,质量和能量是按照一定的规律联系在一起的。为了我们的目的,理解当质量被破坏时,巨大的能量被释放,质量本质上是电的就足够了。或者,松散地说,质量只是能量的另一种表现形式。

如果物质本质上是带电的,也就是说,如果没有电荷,它就不可能存在,而电荷总是存在于它的原子核中,那么这个电荷的中和是否可能会破坏它与之不可分割地联系在一起的质量呢?但是这种中和是如何实现的呢?

原子核带有正电荷。我们预计它会倾向于将电子吸引到自身中。然而,这并没有发生。它自己的行星电子永远不会接近正常轨道所允许的距离,即使在最近的轨道上,它们也离原子核有相当大的距离。

来自外部的电子可以进入原子。事实上,当电子在物质中运动时,这种情况经常发生。结果通常是由于其他电子的排斥或原子核的吸引而使电子发生偏转。然而,后者从未被观察到施加足够的力来吸引原子核内的电子,因此原子基本上不会因电子通过原子核而发生变化。

但是假设我们能制造出原子核与足够的电子结合的方法来中和它的电荷。这会伴随着大规模杀伤性武器的毁灭吗?关于这一点,我们不能说什么确切的,因为还没有提出这种完全破坏的实验证据。然而,如果正核电荷被电子上的负电荷中和而导致质量的破坏,将释放出大量的能量。这种能量的大小超出了人类想象的极限。Foote博士计算出,一磅物质的破坏将产生1000000000千瓦时的能量。要通过燃煤产生这种能源,就必须消耗16亿磅最好的煤。燃烧的煤产生的能量相当于一磅铅的湮灭所产生的能量,如图7所示。

如果读者一直关注我们,他会像我们一样看到现代科学的巨大可能性。当我们思考这些可能性的时候,我们被大自然奇怪的对比所敬畏,这种对比使得通过这些物质的微小成分的作用来释放巨大的力量成为可能。现代科技制造出了体积和功率都超过了前人梦想的机器。然而,在未来的壮观景象面前,它们是如何变得微不足道的!

这些改变了的对我们电原子宇宙未来的看法是会点燃欢乐,还是会在我们心中引起恐惧?我们看到了未来解放和控制这些潜在的自然力量对人类福利的好处;但我们在这些屈从于人类竞争利益的力量面前惊恐地退缩。当他找到彻底消灭敌人的方法时,什么潜伏的邪恶会被唤醒?遥远未来的战争可能是一场可怕的电子和质子战争,在一片寂静中进行,没有被通常的战斗噪音打断,“坠落”并不意味着受伤或死亡,而是意味着存在的完全停止,意味着物质和精神的完全毁灭,没有任何痕迹,只留下能量。