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《质子自传》
嬗变
芫荽    来源社团:南方科技大学科幻协会...
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让我们意外的是,这次的二人行并没有持续多久,因为很快就有新的电子补充上来。可是这个电子非但没有离开的意思,反而经常缠着中子给他讲故事,中子只能不厌其烦地重复着他已经讲过无数遍的旅行见闻。除了这一点之外,这个电子与之前那个几乎没有区别,永远确定不了只能找概率碰运气才能找到的位置和一有机会便进行的“抓光子放光子”游戏都差点让我们以为以前那个电子又回来了。

如果不是那次偶然的碰撞,我差点会以为一个电子、一个中子再加上一个质子就是最终的组合形态了。和我们相撞的是一个电子绕着一个质子自称为“氕”的组合,我觉得这名字很酷,便怂恿中子也给我们的组合取了一个名字:氘。“氕”觉得我们都只包含一个质子,应该可以共用同一个名字“氢”,他们看到我们对于取名的热情,说:“我们这两个组合的质子数相同中子数不同,所以我们应该互为同位素,而且你们知不知道?我们这两个组合都是原子哦,而且我们还可以被称为核素。”我只觉得他们对于取名太过疯狂,不过是简单随意的两个组合,为什么要这么多繁杂的名字②。

我们本来想好好地拥抱一下来表示友好和欢迎,没想到用力过猛硬生生地撞在了一起分不开了。这次碰撞显然放出了不少能量,撞完之后我们都感觉自己似乎轻了一些,同时还晕头转向地加快了运动速度③。我虽然有些排斥新来的质子④,但是中子从中斡旋⑤,保持了挤在这个小小尺度的我们不至于分崩离析。有着取名癖的新来的质子说:“我们所待在的这个小小的地方,我决定称为‘原子核’,我们可是处在原子的最核心位置呢!”新来的电子却嘲笑着:“在最中间有什么用,挤在那个小小的地方稍微动一动就要碰到别的东西了。哪有我们呆的地方好,区域之大任我翱翔。”我们观察新来的电子在某些位置出现的概率,惊喜地发现竟然和原来的电子几乎一样。看起来两个电子在外围倒是相处得不错,还能在同一轨道上和睦相处。

“要不是他的自旋正好和我相反,我才不会让他和我待在同一轨道⑥。”电子傲娇的说着。

“氕和氘合在一起了,应该想个新的名字才行。”新来的质子建议。

在此之后,我们的队伍逐渐壮大了起来,其中涌入了新的电子们、和电子相等的质子们以及使我们这些相互排斥的质子们不散伙的中子们。 每加入一些新成员,如果其中包含了质子,就会有一些粒子乐此不疲地给我们这个新组合(或者按照“氕”说的称为原子)按照质子数量的不同取不同的名字。于是就有了“氢”“氦”“锂”“铍”“硼”等一大堆我根本记不住的名字。

随着加入的质子、中子、电子越来越多,原子核里面越来越热闹,原子核外群电子乱舞越来越让我眼花缭乱。我闲来无聊数了数,包括我竟然已经有26个质子了,按他们取的名字,我们现在应该叫“铁”了⑦。我们经常聚在一起唱歌跳舞分享故事,现在想来,这或许是我一生中最快乐的时光。快乐的时光总是稍纵即逝,没多久我们便感觉到了来自外界的压力。之所以明白这一点是因为我能感觉到平时连见面都见不到的邻居们都渐渐靠在了一起,电子们都被压得四散逃逸。我所在的原子核和其他原子核们紧紧地挤压着,虽然我很不愿意,但还是无可奈何地和另一些核融合在一起组成了质子数更多的原子核。融合是大势所趋且愈演愈烈,原子核中的质子数和中子数加起来已将超过一百了。在这极度压抑的环境下不知道过了多长时间,突然有一股神秘力量把我弹开,这力量是如此之大以至于我所处的原子核区域在离开的时候还和半途中碰撞到的质子中子团们结合在了一起。万幸的是,我总算是离开那个高压得让我喘不过气了的鬼地方了。迁徙到的新地方空间充足,周围也零星洒落着其他原子又不会太过寂寞,而原子核外,我们这些质子们凭着自身魅力重新吸引了相等数量的电子来做我们的外城护卫。

原子核这一方小小区域容纳这么多质子中子到底是有些勉强了,终于在某一个时刻,两个质子和两个中子突然与我们告别,去征服外界的星辰大海了⑧。一些本来就是从大原子核里飞出来的粒子们不以为意,倒是原本是独自旅行的粒子们开始战战兢兢,好不容易感受到一大堆小伙伴的温暖,如果一不小心飞了出去继续重复以前的孤寂生活,那可真是太残忍了。

注释:

1. 嬗(shan,第四声)变:指蜕变,更替。也指一种元素通过核反应转化为另一种元素或者一种核素转变为另一种核素。此章有大量强行解说的尴尬情节,大家习惯就好。

2. 想通过这篇科普文就搞清楚这些繁杂的概念的,还是去看解释和定义更加清晰的高中物理课本吧。

3. 这就是两个氢原子结合在一起发生了核聚变。两个氢原子的质量会稍微大于一个氦原子的质量,损失的质量转化为能量,一般是转化为了原子的动能。人们最为熟悉的爱因斯坦质能方程²这个时候就派上用场了。氢弹的爆炸原理就是核聚变,虽然两个氢原子发生核聚变产生的能量很少,但是氢弹里面包含的是10^23以上量级的氢原子数目,总能量就非常的巨大了。一个氢弹的威力相当于几百个原子弹,联合国五大常任理事国的共同特点之一就是都拥有氢弹。另外,太阳的能量也主要是通过核聚变产生。

4. 同种电荷相互排斥。

5. 质子和质子间因库仑力而相互排斥,万有引力在这里和库仑力相比几乎可以忽略,是什么让原子核不至于散开呢?那就是质子和质子之间、中子与中子之间以及质子和中子之间的强相互作用力,强相互作用力在小尺度内很大,足以与质子与质子间的同种电荷的排斥力平衡。

6. 泡利不相容原理,即两个电子不能占据同一个轨道,除非他们自旋相反。

7. 质子数较少的原子可以通过核聚变形成质子数较多的原子,自发进行的核聚变一般到铁元素就无法继续下去了。因为原子(万事万物)都倾向于处在能量最低的状态,比如你喜欢“葛优瘫”是因为处于这个姿势时比你正襟危坐时的重力势能更低。而原子序数大于26的元素,即元素周期表上排在铁以后的元素再聚变时,形成的新的核的质量会大于发生聚变的两种原子的质量之和。也就是说,铁以后的元素发生核聚变不但不会释放能量,反而还要吸收能量,他们当然不乐意处于能量更高的状态,所以自发的核聚变一般就到铁为止。但凡事皆有例外,就像如果你妈拿着鸡毛掸子让你端正坐姿的话,迫于伟大母亲的高压,你还是会好好坐着到达一个重力势能更高的状态的。对于原子,这个高压则来自于恒星内部大质量的挤压、超新星爆发、中子星相撞等。所以,你下次可以指着温度计里的水银向周围的吃瓜群众们嘚瑟:“你们知道吗?这可是超新星爆发留下来的证据……”

8. α衰变,两个质子两个中子的组合体是氦原子核,也被称为α粒子。α衰变和核裂变不同,前者是原子自发发生的衰变,一般会释放出α粒子,而后者是用中子轰击重核才会发生的反应。


-完-
我要评论
芫荽 2018-01-10 14:01
核反应的公式格式有点错乱,原子前面的数字本来是放在左上角代表核子数的,不是化学反应式中代表原子的个数的。另外10^15飞米=1米,注释中也被吞了。
科普作品
质子自传
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评委点评 评语汇总

读完给人眼前一亮,感觉自己都已经进入质子的角色,去看世界了。整个作品不仅科学表述准确,文风也很让人容易接受,是一篇难得的佳作。不过文中括号部分的旁白注释过多,可以适当减少,或者换个方式表述。

2018-01-09 17:42 匿名 ——

科学性与与科普性非常强的一篇文章,但它又不像教科书那样枯燥乏味,就连文中的注解也散发出可爱的气息来 。和第一轮相比,第二轮不仅仅内容更加充实,故事线更长,作者还采纳了建议在文中专门备注了科学知识点,这点非常难能可贵。

2018-01-12 17:04 匿名 ——

作者下了很大的功夫查阅了国内外不少文献,力求把最新的知识和成果呈现出来,这种精神很值得提倡。作者同时具有较深厚的文学修养和文字功底,能把学术概念、词汇转化成通俗易懂的语言表达出来,还设计了故事情节,吸引读者阅读下去,这些都是可圈可点之处。建议注释精简、精炼,以免喧宾夺主。

2018-01-13 20:09 匿名 ——

一个相对冷的选题能写成这样让人欲罢不能,很棒!期待看到粒子(元素)全传。

2018-01-23 16:12 匿名 ——

质子、中子、电子,这些微观世界的物质,是科普的难点,本文的重要特色在于拟人化,展现了这些微观粒子的主要特征。对话和故事性都很有特色。

2018-02-08 23:58 匿名 ——

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