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肉眼看不见的东西

肉眼看不见的东西

 肉眼看不见的东西

微小的尘粒子在空气中飘浮,没有人看得见,但一道阳光从窗口照进来,令本来看不见的尘埃突然间在眼前出现。光线透进来,人目就看得见这些尘粒子。

再想一想可见的光,单靠肉眼看见的光是白色或无色的。但如果阳光以适当的角度射透水点,那又会怎么样呢?水会发挥棱镜的效果,我们就能欣赏到灿烂的彩虹了!

其实在我们四周的物体能反射不同波长的光,眼睛看见,就成了颜色。举个例子,绿色的草本身并不发绿光,却会吸收绿光以外的所有可见光波。草儿反射绿色波长,眼睛看见了,就觉得草是绿的了。

借助工具

近年来,有了现代发明,许多本来单凭眼睛看不见的东西已经看得见了。一滴水看似毫无生气,但只要用普通的显微镜一看,就会发现水珠中原来充满各种各样四处游动的生物。一根发丝似乎柔软顺滑,但在显微镜下一看却粗糙不平。有些非常强力的显微镜能把目标物放大100万倍,相当于把一张邮票放大至等于整整一个小国家的面积!

现在,借着使用甚至更强力的显微镜,研究人员能刻画出按原子大小比例的表面轮廓。才不久以前,这仍然是超出人目可见范围的东西,现在它们却能看见了。

在另一边厢,你也许曾在夜里仰望天上繁星,看到多少颗呢?单凭肉眼,最多不过几千颗。但自从近四百年前望远镜发明以来,人类能看得见的星体数目随即大大增加。后来在20世纪20年代,美国威尔逊山天文台的强力望远镜发现,在我们的星系以外,原来还有其他星系存在,这些星系同样满布无数恒星。今天的科学家利用复杂的仪器探测宇宙,估计出宇宙之中共有数百亿个星系存在,许多星系甚至有数千亿个恒星之多!

望远镜带来一个确实令人拍案称奇的发现:亿万颗恒星表面上彼此非常接近,于是看起来仿佛一道银河一般,但恒星间的距离其实大得令人难以想象。强力显微镜也带来类似的发现:令人看出肉眼所见似乎是固态 的东西其实都由原子所组成,而原子里面却大部分是空间。

无限小

普通显微镜看得见的最小点已经包含超过100亿粒原子了!不过在1897年,有人发现原子内有一些循轨道运转的小粒子,叫做电子。后来,科学家发现在电子圆形轨道中心的原子核,其实是由较电子大的粒子所构成的,这些粒子叫做中子和质子。地球上共有88种自然存在的原子或元素,各种原子基本上大小一样,但包含以上三种基本粒子的数目逐步增加,所以不同的原子重量也不同。

各电子——氢原子则只有一个电子——围绕原子核,在空间内不停旋转,每百万分之一秒旋转数十亿次,令原子因而变得有形状,也因而变得像固体一样。大约1840个电子的质量才等于一个质子或中子。但质子和中子却是整个原子的十万分之一!

为了明白一个原子有多空洞,试想象一下氢原子的原子核和围绕其旋转的电子的相对距离。如果由一个质子构成的原子核等于网球那么大,电子就会在3公里以外运转了!

一份关于发现电子百周年纪念的报告,这样评论说:“很少人质疑应否记念这没有人看见过,没有可辨识的体积,却有可量度的重量,有电荷,还会像陀螺般转动的东西。……今天没有人会质疑,眼不见并非代表不存在这想法。”

更小的东西

核粒子加速器能把物质中的粒子作互相投掷,令现在的科学家能窥探原子的核心,结果发现了一些粒子,并冠以古怪的名字,例如正电子、光子、介子、夸克和胶子。全部都是看不见的东西,就算用最强的显微镜也看不见;但利用仪器,例如云雾室、气泡室和闪烁计数器,就能够观察到这些粒子存在的蛛丝马迹。

研究人员现在目睹一度无法看见的东西,亦因此能明白重力、电磁力和称为“弱核力”及“强核力”的亚核力的重要性,他们相信以上是最基本的四种力。有些科学家进一步寻求所谓的“万有论”,希望用一个理论清楚解释宇宙的运作,从宏观角度到微观角度都能涵括。

能够看见肉眼看不见的东西,对我们来说有什么意义呢?根据这些新知识,许多人达到什么结论呢?阅读下文就自有分晓。

[第3页的图片]

镍原子(上图)和铂原子的模样

[鸣谢]

Courtesy IBM Corporation, Research Division, Almaden Research Center