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原子的创造——各种基本的力
杨安
译
宇宙间各种基本的力
我们曾经提到，在大爆炸发生之后，宇宙间的物理学规律才开始形成。这些规律建立在现代物理学著名的″四种基本力″的基础之上。这些力的形成和最初的亚原子微粒的形成是同时完成的，都发生在大爆炸之后不久的特定时刻，它们一起形成了全部宇宙的秩序和体系。由于这些力的相互作用，构成宇宙的原子才得以存在，并且在整个宇宙中分布得极其均匀。这些力是著名的引力（也称重力）、电磁力、强核力与弱核力。所有这些力都有各自的强度和作用的范围。强核力与弱核力只在亚原子这个范围内起作用。其余的两种力——重力（引力）和电磁力——控制着原子的构成，换言之，控制着″物质″的形成。大地上完美无缺的秩序是这些力极其微妙的平衡的结果。对于这些力进行比较会发现一个十分有趣的现象。所有在大爆炸之后被创造的和被分布在宇宙中的物质，都受到这些力作用的影响，这些力之间存在着巨大的差异。以下是用国际标准的单位来表示的这些力的不同的数值，它们令人瞠目结舌：（这里似乎缺了一些东西，但原文的确如此）
这些基本的力通过完美的分配使得物质的宇宙得以形成。这些力之间的平衡分配的比例非常微妙，只有按照这些微妙的比例平衡分配的力才能保持微粒正常存在。
１、原子核子中的巨大力量：强核力
至此，我们回顾了原子是如何一步一步地被创造的，以及在这一创造过程中起作用的各种微妙的平衡。我们看到我们周围的一切，包括我们自己本身在内，都是由原子构成的，而这些原子则包括了许许多多的微粒。那么，是什么力量把这些构成原子核的微粒聚拢到一起的呢？这个力保持原子核子完整无缺，被物理学定义为最强大的力——″强核力″。
强核力确保原子核中的质子和中子结合到一起而不分离。原子核就是这样形成的。强核力极其强大，这就是为什么具有这种力的微小的粒子被称作″胶子″（一种理论上假设的无质量的粒子－－译注）的原因。″胶子″在拉丁文中是″粘合″的意思，它们把原子核中的质子和中子″粘合″到一起。这种粘合的力量被调整得非常微妙。它的强度数值被定为可以使质子和中子保持一定的距离而不会相撞。假设这个力稍微大一点点，质子和中子就会相撞。假设这个力稍微小一点点，质子和中子就会相互离开。在大爆炸发生之后最初的几秒钟，这个力的强度的值正好适合形成原子核的需要。
美国在广岛和长崎投下的原子弹已经证明，强核力一旦释放出来，就会表现出其所拥有的巨大的破坏力量。以后，我们还将要详述关于这小小的原子核中蕴藏着的巨大力量。
２、原子的安全带：弱核力
维持大地上秩序的最重要的因素之一就是原子内部的平衡。这一平衡确保了物体不会突然分崩离析，也不会释放出有害的辐射。″弱核力″是维持原子核内部质子和中子之间平衡的重要因素。弱核力在维持原子核内部平衡中发挥着重要的作用，尽管原子核包含着数目繁多的中子和质子。
因为这一平衡得到维持，所以必要时，一个中子可以转化成一个质子。由于原子核中的质子数目在转化过程结束时发生了变化，所以原子本身也发生了变化，并且转化成另外的一种不同的原子。这里，转化的结果意义重大。因为一个原子可以转化成不同的原子，而不会解体并且继续存在。这个安全带保护生物机体避免了一些危险，否则原子就会随时破裂而不受任何限制，并且对人类造成伤害。
３、维持电子遵循轨道的力量：电磁力
电磁力的发现开启了物理学世界的新纪元。当时，人们认为每个原子按其结构特点带有″一个电荷″，并且在这些电荷之间存在着一种力量。这个力量使得带有相反电荷的原子互相吸引，并且带有相同电荷的原子互相排斥，因此确立了原子核中的质子和围绕原子核轨道运行的电子彼此吸引。于是，″原子核″和″电子″，这两种原子的基本成分就结合到一起。
假设这个力的强度发生了极小的变化，就会使电子冲出原子，或者跌入原子核。在这两种情况下，原子都不可能存在，而且物质的宇宙也不可能存在。然而，从这个力形成的最初时刻起，原子核中的质子就紧紧地吸引着电子，其引力的强弱正好适合原子形成的需要。
人类和动物只能生存于有重力存在的条件下。在没有重力的环境中，人只能利用特殊的装备停留一段时间。
４、把宇宙聚拢到一起的力量：引力（重力）
引力（重力）是我们唯一可以感觉到的普通的力，但是它也是我们了解的最少的力。这种力其实被称作″质量吸引力″，通常以重力称谓。虽然重力（引力）和其它的力比较起来是最小的力，但是通过它，庞大的物体互相吸引。重力是宇宙中众多银河系和星系运行于自己轨道的原因。在重力的作用下，地球和其它围绕太阳运行的行星才能维持在各自的轨道上。因为重力的作用，我们才能在大地上行走。假设这个力的强度减弱一点点，群星就会陨落，地球就会被抛离开自己的轨道，我们也将被抛撒离开地球而散落到宇宙空间。假设这个力的强度稍稍增加一点点，群星就会彼此相撞，地球就会闯入太阳，而我们则将被吸进地壳之中。现在，这些情况对你而言是根本不可能发生的，但是它们确实是无法避免的，假如重力（引力）在一瞬间偏离了哪怕现有值的一点点。
所有从事这个课题研究的科学家都承认，对于宇宙的形成和存在而言，宇宙之间这些基本力量的精确数值是至关重要的。通过这些基本力量的作用，整个宇宙之间到处都体现出超绝的设计和完美的秩序。毫无疑问，所有这一切的主宰只能是安拉，他从无有之中创造了这完美无瑕的宇宙万物。现代物理学和天体力学的始祖，人们公认的″世界上曾经出现过的最大的科学家之一″牛顿１６４２－－１７２７要求人们注意以下事实：″这美丽的太阳系、行星和彗星只能来源于一个富有智慧的和强大的存在的构想和控制。这一存在控制着所有的一切，他不是宇宙的灵魂，但是，因为他控制一切，他是万物的主宰。他被习惯地称为我们的主宰——上帝，宇宙的统治者。″
在谈到这一点的时候，著名的分子生物学家Ｍｉｃｈａｅｌ
Ｄｅｎｔｏｎ 在他的《自然界的命运：生物学的规律揭示了宇宙的目的》一书中说：″假设引力（重力）增强一兆倍的话，宇宙就会小很多，其寿命也会短很多。例如，一般的恒星要比太阳小一兆倍时，其寿命大约仅为一年。然而，假设引力（重力）没有现在这么大，群星或银河系就根本不可能形成。其它的各种关系和数值的大小也是至关重要的。假设强核力稍微小一点儿，那么唯一稳定的元素只有氢。任何其它的原子都不可能存在。假设强核力与电磁力相比稍微大一点儿，那么宇宙间稳定的成分将会是由两个质子构成的原子，这意味着宇宙间将没有氢，而且，假设群星或银河系形成了，它们也绝对不可能是今天的这个样子。非常清楚，假设上述的各种力量和常数的精确值不是现在的值，那么就不可能有今天的宇宙、银河系或群星、行星，也不可能有原子或生命出现。″
著名的物理学家Ｐａｕｌ
Ｄａｖｉｅｓ对于宇宙间物理学规律所具有的精确性发出了赞美：
″当深入研究宇宙时，人们的怀疑骤然增加。原始宇宙研究的最新发现使我们不得不承认，宇宙已经被精密地设置成了处在不断扩展的运动之中，其精密程度令人惊叹不已″。
超绝的设计和井然不紊的秩序存在于整个宇宙之中，而宇宙则建立在这些基本力量的基础之上。毫无疑问，这一切的主宰就是安拉，他于无有之中创造了这完美的一切。众世界的主宰，安拉通过最小的力（引力）维持群星在各自的轨道上，又以最强的力（强核力）维持极小的原子核的稳定。所有的力都按照他精密注定的强度发挥作用。安拉在他的经典中提及这一点：
″天地的领域都是他的，他没有生子，在他的领域中没有伙伴。他创造了万物，并且经过精密的计算。″（参见古兰２５：２）
″他是天地的创造者……″（古兰４２：１１）。
原子核的力量
空气、水分、山脉、河流、动物、植物、你的身体以及你的座椅，简言之，你所看到的、触摸到的和感觉到的一切，从最重的东西到最轻的东西都是由原子构成的。你手中书本的每一页都是由千百亿原子组成的。原子是极小的微粒，即使利用最大的显微镜也不可能看见它，因为其半径还不到十万亿分之一毫米。
人类不可能想象出原子的具体大小。因此，我们试用下面的例子来加以说明。
设想你手中有一把钥匙。毫无疑问，你根本不可能看见钥匙中的原子。如果你一定要看见它，那么你只有把它放大，放大到地球那么大。一旦钥匙真的变得和地球一样大的时候，其中的原子也只有樱桃那么大。
下面我们用另外的一个例子来说明原子的微小、以及它的无处不在。
假设我们想数一数一粒盐中有多少原子，同时假设我们每秒钟可以数１０亿个原子。即使我们拥有了如此娴熟的手法，要想全部数完这小小盐粒中的原子，我们也必须数上５００多年。
如此小的原子它的内部结构怎样呢？
尽管原子如此这般的小，但是其内部结构却是完美无缺、非常独特并且极为复杂的，堪与我们在宇宙间看到的星系的结构相比美。
每个原子由原子核和许多电子组成。电子在围绕距离原子核很远的椭圆形轨道上绕行。原子核内部还有其它微粒，叫做质子和中子。
在此章中，我们将看到原子的非凡结构。原子是构成万物的基础，无论是有生命的还是无生命的，我们还将看到原子是怎样结合起来形成分子以及怎样最终形成物质的。
原子核中蕴藏着的能量
原子核位于原子的正中央，由一定数量的质子和中子组成，它们的数目由原子的性质来决定。原子核的半径是原子半径的一万分之一。用具体的数字来表示，原子的半径是一万亿分之一厘米，而原子核的半径则是一万兆分之一厘米。因此原子核的体积等于原子体积的一万亿分之一。
由于我们根本不可能想象出它们究竟有多么的微小，让我们还是以钥匙为例，即我们手中的钥匙被放大到地球那么大时，其中的原子也仅仅和钥匙一样大小。在这种情况下，也不可能看到原子核，因为它实在是太小了。假设我们非得看见原子核，我们还得必须把代表原子的樱桃再放大到直径为２００米的巨大球体。即使在这种难以置信的比例下，原子核也顶多是一粒极其微小的尘埃。
既然如此，如果我们比较原子核的半径——１０－１３（十万亿分之一）厘米和原子的半径——１０－８（一亿分之一）厘米，我们会得出以下结果：假设原子为球体，如果我们希望用原子核装满这个球，我们就需要一千万亿（１０１５）个原子核。
然而还有另外一件更加令人惊讶的事：尽管原子核的体积只有原子的一万亿分之一，但是原子核的质量却占了整个原子质量的９９．９５％。原子核的质量几乎构成了整个原子的质量，但是它在原子中却几乎没有占什么空间，这怎么可能呢？
原因是整个原子的质量密度分布非常不均匀。整个原子的质量几乎全部集中在原子核。这就比如说，你拥有一所占地一百亿平方米的别墅，那么你就得把所有的家具都放在一间一平方米的屋子里。你能做到这一点吗？肯定地说，你做不到。原子核却能做到这一点，因为它具有不同于宇宙间任何其它力量的巨大力量。这个力量就是″强核力″，它就是我们在前面一章中提及的宇宙间四种基本力量中的一种。
我们知道″强核力″是自然界中最强大的力量，可以保持原子核完整无缺并且防止它解体。原子核中的所有质子都带有正电荷，并且由于电磁力的作用，它们之间互相排斥。但是，强核力比电磁力大一百多倍，因此它抵消了质子之间互相排斥的力，并且把质子聚拢在一起。
总之，在我们根本看不到的小小的原子中，存在着两种相互作用的巨大的力量。它们的强弱程度极其精确并且互相制衡，因此确保了原子核成为一个整体。
如果我们考虑到原子的大小及其在宇宙中的数量，我们不可能不注意到，这其间存在着巨大的平衡和精密的设计。十分清楚，宇宙间的基本力量是被无穷的智慧和巨大的力量特别地创造出来的。那些拒绝信仰的人们的唯一的借口就是声称所有宇宙间的一切都是″偶然″产生的。但是，概率论的计算表明，宇宙间存在着的各种平衡产生于″偶然″的可能性等于零。相反，所有这一切都是安拉的存在和他的创造完美无瑕的明证。正如伊斯兰的经典所言：
″我的主的知识包罗万象，难道你们还不觉悟吗？″（参见古兰经６：８０）（待续） |
