“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，”老头悲哀他说，“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β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。
“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。
１４ 虚空中的空穴
女士们、先生们：
今天晚上我们要讨论一个特别吸引人的题目——反物质。
反物质的第一个例子，就是我在前几次演讲中已经提到过的
正电子，我想先指出一个很有启发性的事实，这就是，这种新粒
子的存在是在实际探测到它的好几年前，人们就已经根据纯粹的
理论考虑加以预言的，不仅如此，由于人们从理论上预见到它的
一些主要性质，这对于从实验上发现它也有巨大的帮助。
作出这种理论预言的荣誉归于英国物理学家狄喇克。他利用
爱因斯坦的相对论，结合量子理论的一些要求，去推导电子的能
量下的公式。在快要完成计算时，他得到了 E2 的表达式。这样，
最后一步就在于取这个表达式的平方根， 找出同E本身相对应的
公式。大家知道，在取平方根时，通常有两个不同的可能值：一
个是正的，另一个是负的（例如，4的平方根可以是＋2，也可以
是－2）。 在解决物理学问题时，人们习惯于认为负值“没有物
理意义”而不加以考虑，换句话说，就是仅仅把它看作是一种没
有任何意义的数学怪物。在上面所说的这个特定的场合下，负解
应该同具有负能量的电子相对应。大家别忘了，按照相对论，物
质本身是能量的一种形态，所以，具有负能量的电子就意味着它
具有负的质量。而这简直是不可思议的！如果你对这样的粒子施
加一个引力，它就会离你而去；如果施加的是推力，它却会朝你
奔过来——这是同“可以触摸到的”带正质量粒子的行径完全相
反的。当然，完全可以认为，我们有充分的理由把那个方程的负
解看做是“没有物理意义的”。不理睬它！
狄喇克的精明之处就在于他并没有采取这种思路。他认为，
电子不仅可以有无穷多个不同的正能量量子态，并且也可以有无
穷多个不同的负能量量子态。问题是：电子一旦处于负能量量子
态，它就必定会显出负质量特有的表现，而这样的事物当然是从
来没有观察到的。那么，假设中的这种古怪的带负质量电子到底
在哪里呢？
为了勉强摆脱这个难解的问题，有人可能会一下子就说，这
只不过是电子恰好不喜欢负能量的量子态，它们由于某种原因，
就让这类量子态永远空着。但是，这是说不通的。我们已经知道，
虽然在原子中电子有一些量子能态可以占有，但是，电子总是自
然地倾向于跳到最低的可用能态并把它的能量辐射出去（除非这
个能态已经被别的电子所占有——根据泡利不相容原理，这时它
就无法再跳进去了）。既然如此，我们就应该想到，所有的电子
都会随时从较高的正能态跳到较低的负能态。难道它们的举止全
都不合规矩吗？！
狄喇克所提出的解决办法可能是极其奇怪的。他认为，我们
所熟悉的电子之所以没有跳入负能态，是因为所有的负能态全都
已经被占满了——无穷多个负能态已经被无穷多个带负质量的电
子占满了！如果事情确实如此，那么，为什么我们看不到它们呢？
严格他说，这是因为这样的电子实在太多太多了。它们形成了一
个完整的连续统。这些电子处在一个完全规则、完全均匀分布的
“真空”里。
一个完整的连续统是探测不到的。你无法指着它说“它就在
这里”。它是无所不在的。不管在什么地方，它都不会比别的地
方多一点或少一点。当你通过它进行运动时，你不会觉得在你的
前面它的密度集结得大一些，在你的后面留下了“空隙”——汽
车通过空气行驶、鱼儿通过海水运动的情形就是这样。因此，它
对运动不会产生任何阻力……
听到这里，汤普金斯先生觉得头晕脑涨了。一种真空——完
完全全的虚空——被某种什么东西完全占满了！它就在你的周围，
甚至还在你的体内，可你就是看不到它！
他开始做起白日梦了。他好像是变成一条鱼，在水中度过他
的一生。他感觉到海上清爽的微风和轻轻荡漾着的碧波。但是，
尽管他游泳游得很好，却无法使自己保持在海面上而开始越来越
深地往下沉。奇怪的是，他并没有感到缺乏空气，反而觉得十分
舒服。“可能，”他想，“这是一种特殊的隐性变异的效果。”
据古生物学家们说，生命是从海洋中开始的，在鱼类当中，
第一个移栖到干燥陆地上的先锋是所谓肺鱼，它爬到海滩上，靠
它的鳍爬行。据生物学家们说，这种最早的肺鱼后来逐渐进化成
陆居动物，像老鼠，猫，人等等。但是其中有一些，像鲸类和海
豚，在