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质子自传

《科普创作》

芫荽

2018-04-17 15:01

懵懂

我不知道我是在何时何地出现的。根据 旁边目睹了这一切的同伴们的说法,和他们 这些质子的诞生过程一样,我也是由两个上 夸克和一个下夸克通过某种力量结合在一起 产生的。但我对这些并不很感兴趣,只是感 觉四周十分燥热,我和周围的粒子们都在剧 烈地平移、旋转、振动(宇宙大爆炸初期温 度十分高,温度越高分子热运动越快)。我 认识了很多比我小得多的电子、永远也追不 上的光子、轻得似乎没有质量的中微子以及 一些和我差不多的中子……然而,还没等我 熟悉他们,他们就快速地离我远去,徒留我 在越来越空旷、越来越寒冷的地方逐渐减慢 运动的速度。这些几乎是在一瞬间就完成的 事情,对于刚出现不久的我来说却像一生那 么漫长。

 

挚友

我在一片空旷中旋转振动着,独自徘 徊了不知道多长时间,就在我以为往后都要 如此时,一个身影映入我眼帘。尽管我和大 部队分开的时间是如此之久,但我还是能从他与我相仿的大小中认出他是中子。我向他 移动过去,突然感觉到有某种力量把我拉向 他,等到近得即将相撞时,又感觉到一股力 量阻止我接近他。

“好幸运,竟然能在这儿遇见你。”中子说。

“我也觉得很幸运。你不知道我独自在 这里飘荡了多久,终于遇见了一个可以说话 的东西了。”

“我们感到幸运的地方可能不同,如果 再过一会儿还没有与你相互作用的话,我将 不复存在了。”

“什么意思?”

“我会变成质子和一个电子,同时释放 出一个中微子(中子的衰变)。”

“你为什么会变成我的同类?”

“我也不知道。我只是见过和我一起同 行的有些中子们忽然就变了,而他们附近和 质子结合在一起的中子过了很长时间都没有 变成其他的东西。”

“所以你才会突然把我拉向你防止我逃 走,之后发现我没有离开的意思又推开我让 我不离你太近?”

“这不是我干的。我也不知道为什么会 这样,而且不是每个中子和质子都会有这种 力,据说只有自旋平行的才会感觉到比较强的力。”

“自旋是什么?”

“你可以理解为自己绕着自己旋转。”

“可是我们并没有自己绕着自己转啊?”

“只是想象而已,至于具体是什么我也 不知道。”

接下来的一长段时间里,我都沉浸在中 子的冒险历程中,虽然他比我出现得晚,但 他是与一大堆中子一起扩散,旅途见闻比我 这个独行者丰富得多。可是,我对于中子所 说的一切都有些半信半疑,没有亲身经历过, 只靠我孤独的游荡之旅怎么都无法想象他描 述的那些场景,不过当故事听却很不错。

“既然和中子群们一起的经历那么有趣, 为什么你最后单独飞出来了呢?”

“我也不想的,只是我旁边的那个中子 毫无征兆地衰变了,释放出来的能量将我震 飞,还是向着远离大部队的方向。”

“那你和我在一起了,是不是就不会毫 无征兆地衰变呢?”

“我不知道,可能只是能以中子的形态存 在得久一些。如果只是我们那些中子们在一 起,每过一段相同的时间,我们之中可能就 会只剩一半成员。尽管如此,我们却推测不 出某个时刻哪个中子会衰变,也不知道我或 其他中子们什么时候会衰变。刚刚还与你欢 声笑语的中子,可能马上变成了飞散的质子、 电子和中微子,连句道别也无法说。”中子看 着有些失落,这让我觉得这段很可能不是他 编造的。

我俩相伴了许多时光,我觉得应该比我 独自游荡的时间要长许多,不过有中子有故 事,我并不在乎晃悠了多久。浩瀚无垠的大 背景下,我们想去哪儿便去哪儿,反正哪里 都几乎没有区别,我甚至怀疑整个世界只剩 下了我和他,直到一个电子的加入。

 

三体

电子是个小不点,加上他离我们很远, 更显得他身量小了。他说他本来在太空中练 习快速飞行技术,却被我们拉着偏离了原来 的航向,现在只能围着我们团团转。

 


(吴飞宇/绘)

“我可没拉着你,都是质子干的。我不 带电,我们之间的万有引力和你俩之间正负 电荷的相互吸引的库仑力相比,可以直接忽 略了。”中子撇清关系的同时还不忘说一些 我根本听不懂的话。不过他这样一说,我倒 是感觉到了好像真的有将我拉向电子的力, 但十分微弱,与当初和中子之间的强相互作 用力根本无法相提并论。我不禁问道:“如 果是我和电子有相互吸引的力,为什么我没 有受影响被他拉过去呢?”这惹来了电子的 嘲笑:“因为你太重啦!我这么娇小的身躯 怎么可能拖得动你们这两个黏在一起的大块 头呢!”

“我们才没有黏在一起,我们都很矜持, 一靠近就会相互排斥的。”我觉得有必要向 电子澄清我和中子的关系,否则被他误认为 我俩在他面前秀恩爱就不太好了。电子却很 顽固:“反正从我这里看你们就是黏在一起 的,我只相信眼见为实。”中子尴尬地岔开话题:“你开始说你在练习快速飞行技术, 我觉得你已经飞得很快了,为什么还要练 习呢?”

“哪里快了,比光子差远了!都怪质子 突然出现在附近,本来可以直道飞行,现在 却要围着你们转圈圈,我从出现到现在还没 遇到过这么憋屈的事呢。”

“反正你永远超过不了光子的,不对, 是连和他一样快都不可能。”中子说出了残 酷的事实。

“哼,就算这样,我也要一直转下去。”

电子的确说到做到,即使在说话的时候 他也在不停地绕着我们旋转。我们想对着他 说话就得不停地转向,关键是他并非绕着我 们转标准的圆圈,取而代之的是一个奇奇怪 怪的绕行方式。起初我们很难找到他的确切 位置,之后中子找到了规律,虽然我们不知 道他具体会出现在哪里,但是中子发现他在 每个位置出现的概率大不相同,找到他出现 的概率比较大的地方,我们和他面对面谈话 的次数终于多了起来。而中子也成功地用自 己精彩的故事吸引住了他,热爱自由的他尽 管仍在以不同的概率出现在我们附近的不同 位置,但是却没有什么想离开的碎碎念了。 中子讲得绘声绘色,很多故事我都不知道听 了多少遍,但是依然听得津津有味。

“啊啊啊,你们有没有发现什么不对劲 的地方?”电子突然问道。

“怎么了?”我和中子异口同声。

“没有光子了!以前我独自飞行加速的 时候都会有光子出来的,自从被你们捉住, 不管我怎么加速都没有光子出现啦。”

“为什么会这样?”

“我刚才不是在问你们吗?我还以为见 多识广的中子知道呢!”

“我虽然不知道为什么,但我知道你应 该感到庆幸你没有发出光子。发出的光子会 带走你的一部分能量,能量越来越低的你最 后会一头撞向我们。”中子无可奈何。

“哦,我终于知道我为什么永远也追不上 光子了!每次我一加速,卑鄙的光子就会偷 走我的一部分能量。”电子愤愤不平地说道。

“听起来好像很有道理的样子,但是你 仔细想想,就算他带走了你的一部分能量, 你还是加速了的。所以根本原因不是光子卑 鄙,而是因为你有质量。”

“这么小的质量都不行吗?”

“不可以,只要你有质量,当你的速度 接近于光速时,你的质量就会变得非常非常 大,最后无论多大的力都不能让你加速了。”

“真是悲伤,中子你为什么要讲得这么清 楚,一点希望都不留给人家。”电子似乎真的 被打击到了,低沉地转移话题,“那光子既然 会带走我的能量,有没有可能送回来呢?”

 

激发

电子话音未落,只见一大束光子飞速而 来。奇怪的是,有些光子撞在电子身上什么 事情也没有发生,而其中某个光子刚刚挨着 电子便与电子融为一体。当这些不速之客走 远之后,我们想看看吸收了一个光子的电子 有什么变化,却发现之前寻了好久规律的电 子出现概率已经不适用了,电子依旧在我们 周围运动着,只是有时候觉得离我们更远了 一些。我和中子花了一段时间才终于又找到 他在每个位置出现的大致概率,和他舒服地 对话。

我忍不住问道:“你刚刚……是吃了一个 光子?”

电子却很无辜地回答:“我又不是故意 的,是他自己撞上来的。”

“我不是这个意思,我是想问光子竟然 真的能回到你身体里?”

“你不是都看到了吗?”电子有些不太 耐烦。

“你为什么只挑这一个光子下手呢?之 前应该有很多光子撞在你身上的。”

“我也想将他们全部抓住补回我之前的 能量,可是不知道为什么,在他们之中我只 能吸收这一个光子。”

正说着,一个光子从电子身上窜了出 来,迅速逃离并消失在了远方。电子的运动 又变为一种前所未见的行迹,我们还没来 得及找出他的分布规律,便见到又一个光子 飞出不见。而此时电子恢复了最初的绕行方 式,我暗自庆幸不用再进行枯燥的找电子出 现概率的过程了。

“好不容易觉得离你们远一些有离开的 希望了。吝啬的光子,不过吸收了一个而 已,我放他出来便罢了,他还要再拉出一个 同伴。”

“可是你的能量和吸收光子前并没有什 么区别啊,你还是和最初一样绕着我们转。” 中子这话不知道是安慰他还是在挖苦他。

之后,每当有光照射过来,尽管知道毫 无意义,尽管只能吸收一些特定的光子,电 子仍坚持不懈地吸收所有他所吸收的撞到他 身上的光子。电子变成另一种绕行方式不久 就陆续释放出一个甚至好几个光子,然后又 跌回最开始的运动。如果不是知道他想离 开,我们会误以为他在乐此不疲地玩着抓光 子的游戏呢。

有一次和往常一样,又有一大群光子 飞来,这次很巧,第一个撞上的光子就被电 子吸收,我们原以为这次也会和以前一样徒 劳无功,然而出乎我们的预料,电子越飞越 远了。我们静静地等着他扔出几个光子再回 来,却再也没有等到。

“他终于得偿所愿了。”中子似乎为他感 到高兴。

“原来他那么想离开,连一句道别都没 有。”我有些失落。

“那时他可能自己也不知道发生了什么 吧,毕竟失败了那么多次,谁知道这次竟然 能远走高飞了呢?”

“或许吧。少了一个电子,感觉周围清 净了不少。”我知道过不了多久我就会改口 的,“少了一个电子,感觉周围凄凉了不少。”

“偌大的空间,又只剩我们两个了呢。”

 

嬗变

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又重复了已经 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,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。

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。我 虽然有些排斥新来的质子,但是中子从中斡 旋,保持了挤在这个小小区域的我们不至于 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。哪有我们待的地方好,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。”电子傲娇地 说着(泡利不相容原理)。

“氕和氘合在一起了,应该想个新的名 字才行,不如就叫‘氦’吧。”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、和电子数目相 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 疲地按照质子数量的不同给我们这个新组合 (或者按照“氕”说的称为原子)取不同的 名字。于是就又有了“锂”“铍”“硼”和一 大堆我根本记不住的名字。

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(氦原子核)一起 飞了出去(α衰变)。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。

 

随想

时光转瞬即逝,电子能级起起伏伏,质 子中子来来去去,我也算是看淡了悲欢离 合。即便是与我相伴最久的中子在一次α衰 变时无可奈何地与我分开了,我也仅仅是伤 心了一会儿。这些都是再自然不过的事情, 其背后所遵循的规律也是不能改变的,我一 直都这么认为。

但现实又给我的自以为是来了当头一击, 我不觉沮丧反而十分欣喜,今后的见闻若仅 仅是曾经的重复,那未免也太无趣了。那是 在我写这篇自传的不久前,我周围的粒子们 都声称遭遇了灵异事件:被不断推进加速的 电子;不明就里被凑在一起的一大群氢原子 和氧原子;总是身不由己撞击其他原子核的 氦原子核……如此种种,似乎都昭示了某些 未知的神秘力量的介入。可篇幅所限,我不 能一一详述,只能先记录于此聊以自娱。

 

(本文为“2017科普科幻青年之星计划”投 稿作品)

作者简介

严紫君,笔名芫荽,南方科技大学大三学 生,因为被各种科普科幻作品“欺骗”而踏入 物理坑。性格内向,略宅,热衷于编故事但大 多只在脑中幻想。

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《科普创作》创刊于1979年,是中国创办较早、具有较强社会影响力的综合性科普期刊,由中国科普作家协会主办,面向国内外公开发行。从办刊开始直到1992年更名为《科技与企业》杂志,中间历经14年。 2016年6月,《科技与企业》因变更刊名停刊。同时启动《科普创作》复刊工作。

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