所有自然现象的根源是不断运动的电子。驱动我们机器的强大电流,无线电波,光线,实际上都是电子运动。

我们Electro-Atomic宇宙

威廉·格伦斯坦,E。

我们被告知,两名德国科学家最近成功地将汞转化为金。这件事使我们回想起早期在这方面的努力,回顾中世纪炼金术士的工作,现代炼金术的奇迹变得突出。

年长的炼金术士们凭着他们不受限制的想象力所产生的种种幻想,从来不敢想象随着电子理论的出现而开启的新奇研究的广阔前景。今天,我们即将有一些影响深远的发现,我们感到有必要让读者了解这些即将到来的科学革命的性质。

原子及其成分构成了当今科学界的兴趣中心。人们对原子的基本结构达成了普遍的共识,即原子由一个旋转的带正电荷的电子组成。举一个简单的例子,让我们考虑图1所示的氢原子。如图所示,电子在其正常状态下围绕原子核连续运动。原子本身可与其他原子结合而形成分子。

以氢分子为例,它由两个氢原子组成,原子核和电子重新排列,如图2所示。当然,这些数字所显示的排列的准确性从来没有被直接的实验证实过,而是基于纯粹的理论考虑,但这与实验事实是一致的。再回到原子,假设通过某种方式,比如一个非常高的温度,能量传递给了原子。原子吸收了这种能量,因此它内部必然发生一些变化。根据一个可靠的理论,即所谓的波尔理论,当原子接收到能量时,电子就会从它的正常轨道移动到一个更新的外轨道,在那里获得更多的能量,它以比正常轨道更大的速度移动。电子接收到的能量越多,它离原子核越远。当然,原子核的引力场是有限的,原子可以获得足够的能量,把电子从这个场中提出来,从而让它飞向太空。

失去一个电子并不会明显地改变原子的重量,即集中在原子核中的质量。与行星电子的轨道相比,原子核本身的大小是极小的。在氢原子核中只有一个带正电荷的粒子,它的质量与其体积相比是巨大的。这种粒子叫做质子。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。它也是已知的最轻的原子。所有重原子都有更复杂的结构。例如,图4描绘了一个氦气原子。注意它有两个行星电子围绕中心核旋转。由于缺少空间,这幅画的比例有些不成比例,原子核与电子轨道的比例太大了。除了绕原子核旋转的两个电子,还有两个电子在原子核内部;它是由带正电荷的质子吸引的。如果放大数十亿倍,这个核就会如图5所示。在这里,四个质子排列在一个轨道上,两个原子核电子就在这个轨道的轴上。 It is found that the attractive and repulsive forces of the protons and electrons so situated maintain the nucleus in equilibrium.

现在我们发现氦原子由4个质子和4个电子组成(两个在原子核中,两个在行星上),我们看到氢原子由1个质子和1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,其中包括著名的美国p·b·富特博士他最近在科学月刊,找到充分的理由相信氦原子是由四个氢原子重新排列而成的,并且一旦有了合适的方法,氦就可以由氢原子结合而成。

但这个问题还有另一个更有趣的方面。我们发现,如果我们用1。0077这个质量标度来表示氢原子的质量,那么同样标度下氦原子的质量就是4。但是我们在上面发现氦原子是由四个氢原子组成的,因此应该是4×1.0077或4.0308!换句话说,如果我们把四个氢原子结合在一起,形成一个氦原子,0.0308的质量或者说0.75%的质量会在这个过程中损失掉!

乍一看,很难完全领会这些事实的重要性。如果我们再回想一下,在学校里,我们被教导物质既不能被创造,也不能被毁灭,那么我们就会发现质量的完全丧失就更加不可理解了。它引发了对科学未来的无数猜测,暗示着物质湮灭的最终成功,这一过程几乎难以想象,但却以一种奇怪的生动形象隐隐实实地出现在投机科学家的幻想中。这种物质的彻底毁灭在未来是可能的吗?人类能达到这种科学发展的高潮吗?能达到这种对环境的控制的高潮吗?

如果我们向爱因斯坦迈进一大步,我们会发现这位科学大师在他影响深远的《相对论》中已经触及了这个问题。根据这一理论,质量和能量按一定的规律联系在一起。当质量被破坏时,会释放出巨大的能量,而质量本质上是电的,这就足以满足我们的目的了。或者,宽泛地说,质量只是能量的另一种表现形式。

现在,如果物质在本质上是电的,也就是说,如果它不能在没有电荷的情况下存在,而这些电荷总是存在于它的原子核中,那么这种电荷的中和是否有可能破坏与它密不可分的质量呢?但是如何实现这种中和呢?

原子核带一个正电荷。我们认为它会把电子吸进自己体内。然而,这并没有发生。它自身的行星电子从来不会比正常轨道所允许的更接近原子核,即使在它最近的接近点,它们与原子核的距离也相对较远。

来自外界的电子可以进入原子。事实上,当电子在物质中移动时,这种情况经常发生。其结果通常是由于其他电子的排斥或被原子核吸引而使电子发生偏转。然而,人们从未观察到后者产生足够的力来吸引原子核内部的电子,因此,当电子通过时,原子本质上保持不变。

但是假设我们可以产生一种方法,让原子核与足够多的电子结合,使它的电荷中和。这会伴随着质量的毁灭吗?对于这一点,我们没有什么确切的说法,因为没有任何实验证据表明这种彻底的毁灭。然而,如果正的核电荷被电子的负电荷中和,导致质量的破坏,将释放出巨大的能量。这种能量的大小超出了人类的想象。富特博士计算出,摧毁一磅物质将产生100亿千瓦时的能量。要通过燃烧煤来产生这种能量,需要消耗16亿磅最好的煤。图7所示,煤燃烧所产生的能量相当于一磅铅的消失所产生的能量。

如果读者一直关注我们的研究,他会像我们一样看到现代科学的巨大可能性。当我们考虑这些可能性的时候,我们对大自然的奇异对比感到敬畏,这些对比使巨大的力量通过这些极其微小的物质成分的作用得以释放。现代技术已经制造出了体积和功率都超过前几代人梦想的机器。然而,在未来的巨大奇观面前,它们是多么渺小啊!

这些对我们的电子原子宇宙的未来看法的改变,会照亮我们的欢乐,还是会在我们心中引起恐惧呢?我们看到在未来解放和控制这些潜在的自然力量对人类福利的恩惠;但是,面对这些力量屈从于人类竞争利益的景象,我们感到恐惧。什么蛰伏的邪恶将被唤醒,当他发现手边的手段,以完全消灭他的敌人?遥远的未来的战争可能是一个可怕的战争的电子和质子,在平时的沉默的噪声进行战斗,“秋天”意味着不伤或死亡,但完全停止存在,物质和精神的横扫千军,但能源留下任何痕迹。