13　老木雕匠

13　老木雕匠

那天晚上，汤普金斯先生听完演讲回到家里，发现慕德已经上床睡着了。他给自己冲了一杯热的巧克力，在她身旁坐下，回想着那篇演讲的内容。他特别想起同原子弹有关的那部分。核毁灭的威胁一直使他感到十分不安。

“这种事可不能发生，”他默默地想着，“我可得当心，要不，我一定会做噩梦的。”

他放下喝空的杯子，关了灯，挨着慕德躺下，很幸运，他的梦并不全都是不愉快的……

汤普金斯先生发现自己在一个作坊里。作坊的一侧有一张长长的木质工作台，上面摆着些简单的木匠工具。在那靠在墙边的老式橱架上，他发现大量各种各样奇形怪状的木雕品。一个看来挺和善的老头正在工作台边干活，汤普金斯先生在更仔细地观察他的相貌以后，他觉得这个老头既像迪斯尼的《比诺奇奥》中那个格佩托老头，又像教授实验室的墙上挂着的那幅已故的卢瑟福的照片。

“请原谅我的打扰，”汤普金斯先生冒昧地说，“我注意到，你长得很像卢瑟福爵士——就是那位核物理学家。你们是不是碰巧有什么亲戚关系呢？”

“你为什么问这个？”老头说，他把他正在雕刻的那块木头放在一边，“你是不是想说，你对核物理学很感兴趣？”

“事实上，正是这样。”汤普金斯先生回答道，然后又谦虚地补充了一句，“我不是专家，我应该赶快声明……”

“那么，你来得正是地方。我正好在这里制造各种原子核，我很乐意让你看看我这个小作坊。”

“你说你在制造原子核？”汤普金斯先生相当惊讶地说。

“正是这样。自然，这需要有一些技巧，特别是在制造放射性原子核的场合下，因为它们可能在你来得及把它们涂上颜色以前，就已经分裂开了。”

“把它们涂上颜色？”

“是的，我把带正电的粒子涂上红色，把带负电的粒子涂上绿色。你大概已经知道，红色和绿色是所谓‘补色’，如果把这两种颜色混在一块，它们就会相抵消〔1〕。这正好同正、负电荷相互抵消相对应。如果原子核由等量来回迅速运动的正、负电荷所组成，它就应该是电中性的，在你看来，它就应该呈白色。但是，如果正电荷或负电荷多一些，整个系统就会带点红色或带点绿色。这很简单，不是吗？”

“瞧，”老头让汤普金斯先生看桌边的两个大木盒，继续说道，“这就是我保存原料的地方，用这些原料可以制造出各种原子核。第一个盒子里放的是质子，也就是里面的红球。它们是非常稳定的，永远保持红色，除非你用刀子或旁的什么东西把颜色刮掉。让我担心得多的是第二个盒子里的所谓中子。它们在正常情况下是白色的，或者说是电中性的，但是，它们非常倾向于变成红色的质子。只要这个盒子盖得严严实实，一切就保持正常；但是，你一旦把它们拿出一个来，你就看看会发生什么事情吧。”

那个老木雕匠打开盒子，拿出一个白球放在工作台上。在那一刹那，似乎什么事情也没有发生，但是，汤普金斯先生刚刚丧失了等它起变化的耐心，那个球却突然变活了。在它的表面上呈现出一些不规则的红、绿条纹，有那么一会儿，那个球看来就像是孩子们非常喜爱的那种带色的玻璃弹球。然后，绿色逐渐集中到球的一侧，最后完全和那个球分离，形成很绚丽的一滴绿点，掉落在地板上。那个球现在整个变成红色，同第一个盒子里的任何一个红色质子都毫无区别了。

“你已经看到发生什么事情了，”他说，一面把那滴绿色的颜料捡起来——现在它已经变得很硬很圆了，“中子的白色分解成红色和绿色，这样，这整个球就分裂成3 个独立的粒子，1 个质子和1 个带负电的电子。”

“对了，”他看着汤普金斯先生脸上那惊异的表情，补充说，“这个翡翠色的粒子不是别的，而恰恰是个普通的电子，它同原子中或别的地方的电子是完全相同的。对了，还有一个中微子。”

“还有什么？”汤普金斯先生问道，他显得十分困惑。“对不起，你最后提到的是什么，你能再说一遍吗？”

“是中微子，”老木雕匠重复了一遍，“它跑到那里去了，”他指着另一端的墙壁补充说，“难道你没有注意到它？”

“是的，是的，现在我看见它了，”汤普金斯先生急忙答道。“但是，它跑到哪里去了？我再也看不见它了。”

“哦，中微子是种非常滑溜的东西。它能穿过一切物体：关着的门啦，坚硬的墙啦，它都能穿过去。我可以打发它直接穿过整个地球，让它从另一侧飞出去。”

“啊哈！”汤普金斯先生惊叹他说，“这肯定比我看到过的任何一种变彩色手帕的戏法高明多了。但是，你还能够把颜色变回来吗？”

“能，我可以把绿颜料再揉回这个红球的表面上，让它再一次变成白的，不过，这当然需要花费一些能量啦。还有一种做法是把红色的颜料刮掉，这同样要用掉一些能量。这时，从质子表面刮下来的颜料会形成一滴红颜料，这是一个正电子，这种粒子你大概已经听说过了。”

“是的，当我自己是个电子的时候……”汤普金斯先生起初这样说，但他很快就纠正了自己的话，“我是说，我听说过，当正电子和负电子碰到一块的时候，它们就会互相湮没而消失掉，”他说，“你也能给我变变这种戏法吗？”

“哦，这是很简单的事，”老头说，“不过，我不想费牛劲去把颜料从这个质子上刮下来，因为我上午工作的结果，这里还多出两个正电子哩。”

他拉出一个抽屉，拿出一个微小的、明亮的小红球，他用大拇指和食指把它牢牢地捏住，然后放在台子上那个小绿球的旁边。这时发出了一声尖锐的、像鞭炮爆炸那样的响声，那两个小球一下子全消失了。

“你看到了吗？”木雕匠说，一面向他那几个被轻微烧伤的指头上吹气。“这就是为什么不能用电子来制造原子核的原因。我曾经一度想这样做，但完完全全地失败了。现在我只有采用质子和中子。”

“可是，中子同样是不稳定的，不是吗？”汤普金斯先生问道，他还没有忘记老头的上一个表演。

“当中子单独存在时，它们是不稳定的。但是，当把它们紧紧地塞入原子核中，并把别的粒子放在它们周围时，它们就变得非常稳定了。不过，要是中子或质子相对说来大多了，它们就会自己发生转化，这时，多余的颜料就会以正电子或负电子的形式从原子核中发射出来。我们把这样一种调整方式叫做β 衰变。”

“在制造原子核时要用胶水吗？”汤普金斯先生很感兴趣地问。

“一点也不需要，”老头回答说，“你知道，只要把这些粒子弄到一块，让它们接触，它们自己就会互相粘住。要是你愿意，你可以自己试试看。”

汤普金斯先生按照这个建议，一手拿一个质子，一手拿一个中子，小心翼翼地把它们放到一块。他马上感到有一种强烈的吸引力，当他仔细观看这两个粒子时，他发现了一种极端奇怪的现象。这两个粒子不断地交换它们的颜色，一会儿变红，一会儿变白，好像红颜料正在从他右手的球“跳到”左手的球上，然后又跳回来似的。颜色的这种移动是如此之快，以至于这两个球看来好像被一条粉红色的带子绑在一块，而颜料的色彩就沿着这条带子来回振动。

“这就是我那些搞理论物理的朋友叫做交换现象的玩意儿，”老工匠说，他因为看到汤普金斯先生的惊讶而大为开心，“当你把两个球这样放在一起的时候，这两个球全都倾向于成为红色的，也就是说，它们全都想占有那个电荷。但是，既然它们不能够同时占有这个电荷，它们就轮流把它拉来拉去，谁也不愿意把它交出来，结果，这两个球就粘在一块，你只有使劲才能把它们分开。现在我可以做给你看看，要制造任何你想要的原子核是多么简单的事。你想要什么原子核呢？”

“金子。”汤普金斯先生说。他想起中世纪的炼金术士所想达到的那个目的。

“金子吗？让我们做做看吧，”老工匠转向墙上挂着的一张大图表，喃喃地念道，“金的质量是197 个单位，它带有79 个正电荷。这就是说，我必须拿出79 个质子，再加上118 个中子，才能得到正确的质量。”

他数出了那么多个粒子，把它们放入一个长长的圆筒里，并用一个笨重的木塞把它整个塞上。然后，他使尽全身力气，把木塞往下压。

“我必须这样做，”他向汤普金斯先生解释说，“因为带正电的质子之间的电斥力非常强。一旦这种斥力被木塞的压力所克服，质子和中子就会由于它们的相互交换力而粘在一块，形成我们想制造的原子核了。”

他尽可能把木塞压到最深的地方，然后再把它拔出来，并且迅速地把圆筒翻个底朝天。于是，一个闪闪发光的粉红色圆球滚到台子上，汤普金斯先生仔仔细细地观察了它，发现这种粉红色是由于那些迅速运动着的粒子交替发出红色和白色闪光而造成的。(https://www.daowen.com)

“多么美丽啊！”他惊叹道，“那么，这就是一个金原子了？”

“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，”老头悲哀地说，“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。

“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。

“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α 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？”汤普金斯先生问道。

“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。