你知道吗--现代科学中的100个问题-第17章
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如果把电荷（Ｃ）和宇称（Ｐ）放在一起，就能建立一条简单的法则，来说明哪些亚原子事件能够发生，哪些亚原子事件不能够发生。这个法则称为“ＣＰ守恒”。
后来，人们又明白了，为了使这个法则真正保险，还必须考虑到时间（Ｔ）的方向；因为一个亚原子事件看起来既可以是在时间中向前推进，也可以是在时间中向后倒退。添上时间以后的法则称为“ＣＰＴ守恒”。
近来，就连ＣＰＴ守恒也成问题了，不过到底怎么样，目前还没有得出最后的结论。
译注：到目前为止，所有的实验仍证明ＣＰＴ是守恒的。
第55节
有些原子是不稳定的，这样的原子如果听其自然，早晚必定会自发地发生变化。那时就会有一个高能粒子或γ射线光子从它的原子核里飞出，因而它就变成另一种原子（属于同一种元素的原子可以称为这种元素的同位素）。如果在某个地方有大量的不稳定原子，它们就会朝四面八方辐射出粒子或γ射线，所以我们说，这样的原子是放射性的。
我们无法说一个特定的放射性原子什么时候会发生变化。这可能在一秒钟内发生，也可能过了一年还不发生，甚至可能过一千万亿年还不发生。因此，你无法测定放射性原子的“总寿命”（即它保持不变的时间）。这种“总寿命”可以具有任意值，所以，谈“总寿命”是没有用的。
不过，假定在某个地方有很多很多某种特定放射性同位素的原子。在任何一个指定的时刻，其中都有一些原子在发生变化。这时你会发现，尽管你在任何条件下都不能够说某个特定的原子将在什么时候发生变化，但你却可以预言说，在（比方说）一百万亿亿亿个原子当中，有多少个原子在多少秒钟以后会发生变化。
这是个统计学的问题。你完全不可能说出某个特定的美国人在某一年会不会死于车祸，但你却有可能相当精确地预言说，在某一年内会有某一数量的美国人在车祸中丧命。
只要给出大量某一特定同位素的原子，我们就可以测出它们在某一指定时刻的辐射量，因而就能够预言在将来任何时刻会有多大的辐射量（会有多少个原子在发生变化）。已经查明，只要把原子发生变化的方式规定下来，那么，不管在开始时有多少原子，在原子总数中有１／１０发生变化所需要的时间总是相同的，事实上，这些原子当中的２／１０（或４／１７，１９／５７３还是任何别的特定的分数）发生变化所需要的时间总是固定不变的，不管最初有多少个原子。
因此，我们不说某一特定同位素原子的“总寿命”有多长（这是没有什么用处的），却说其中某一部分发生变化所需要的时间有多长，因为这个时间长度比较容易测量出来。但是，这个某一部分到底应该是多大呢？在所有分数当中最简单的是１／２，所以通常就用某一特定同位素原子的一半发生变化所需要的时间来作标准，这就是这种同位素的“半衰期”。
某种特定的同位素越稳定，它的原子就越不容易发生变化，因而在你开始进行观察以后的（比方说）一个钟头内，某一特定数量的原子发生变化的可能性也越小，这就是说，其中一半原子发生变化所需要的时间也越长。
换句话说，某种特定同位素的半衰期越长，它就越稳定；半衰期越短，它就越不稳定。
有些同位素的半衰期确实很长。钍２３２这种同位素的半衰期为１４０亿年，任何一个数量的钍２３２，都要经过这样长的时间，才有一半发生衰变。这就是为什么钍２３２在地壳中尽管已经呆了将近５０亿年的时间（而且在不断衰变着），至今蕴藏量还非常丰富的原因了。
但是，有些同位素的半衰期却确实非常短。氦５这种同位素的半衰期大约只有一千亿亿亿分之一秒。
第56节
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这个问题的答案主要是一句话：“为了更多的能量。”
物理学家用一种非常粗鲁的办法去研究原子核的内部结构。他们全力以赴地用亚原子粒子去撞击原子核，把原子核粉碎成碎片，然后研究这些碎片。
最近三十年来所发生的变化，一直是在提高那些轰击原子核的微小的亚原子“炮弹”的能量。本世纪三十年代，这类炮弹的能量是几百万电子伏；四十年代是几亿电子伏：五十年代是几十亿电子伏；到六十年代，已提高到几百亿电子伏。看来，在七十年代大概会有能量达到几千亿电子伏的炮弹了。
轰击原子核的能量越大，击碎后所产生的粒子的数量就越多，并且这些粒子也越不稳定。你可能会想到，随着冲击力量的加强，所出现的粒子会变得越来越小（不是吗，狠狠的一击可以把一块岩石分裂成两大块，而更猛烈地一击却可以把同一块岩石分裂成十多块小碎片呀）。但是，在原子核的场合下，事情却不是这样。击碎后出现的那些粒子都倾向于成为相当重的粒子。
我们知道，能量可以转化成质量。在粉碎原子的过程中出现的那些亚原子粒子，并不是原来在原子核中就一直存在、后来才被击出的。它们是在原子核被击碎的瞬间由入射粒子的能量形成的。所以，入射粒子的能量越大，所能产生的粒子的质量就越大，并且这些粒子一般也越不稳定。
从某种意义上说，从被击碎的原子核飞出的亚原子粒子，就象火石打击钢铁时飞出的火花一样。钢铁中本来并没有火花，火花是由撞击的能量产生的。
但是，如果这样的话，所有这些亚原子粒子还有什么重要性？它们不可能就象火花那样，也只不过是能量的一些偶然的产物吗？
物理学家并不这样想，因为这些粒子所遵循的法则太多了。所形成的粒子都具有一定的特性，这些特性要服从一些相当错综复杂的法则。这就是说，各种不同的粒子都可以用一些被称为“同位旋”、“奇异性”、“宇称”等等的数字来表示，这些数字的本性受到某些严格的限制因素的支配。
可见，在这些限制因素的后面必然隐藏着某种东西。
美国物理学家盖尔曼已经研究出了一种按照这些数字逐渐增大的次序把各种亚原子粒子排列成表的体系，由于这样做，他就能够预言一些迄今未知的新粒子。具体地说，他曾经预言了负ω粒子的存在，这种粒子应该具有某些看来不太可能的特性，但是，当人们去寻找这种粒子时，它果然被发现了，并且还正好具有盖尔曼所预言的那些特性。
盖尔曼还提出，如果目前已知的几百种粒子全都是由很少几种更简单的粒子（他把这些粒子称为“夸克”）构成的，那么，已知的粒子就会很自然地按照他所指出的方式排列成一个表。目前，许多物理学家正在搜索这种夸克。如果夸克真的被发现了，那么，它们可能为我们提供一幅有关物质的根本性质的崭新图景，那对我们很可能是极其有用的。
第57节
夸克这个概念，是由于最近２５年来发现了７百多种不同的亚原子粒子才产生出来的。确实，其中只有很少几种粒子能够维持到十亿分之一秒才发生衰变，但是，仅仅存在着这些粒子的事实本身，就够物理学家伤脑筋了。
为什么会有这么许多粒子，而且每一种粒子都与别种粒子不相同呢？
事情会不会是这样：这些不同的粒子可能组成几个大家族，并且每个家族内的许多粒子可能按照非常有规律的方式彼此有些差异？要是这样的话，就只需要考虑到少数几个粒子家族的存在，而无需把每一种粒子一一分别考虑了。这时，在看来似乎杂乱无章的亚原子丛林里，就会建之起某种秩序来了。
１９６１年，美国物理学家盖尔曼和以色列物理学家尼门分别研究出一种把粒子归入这样一些家族的办法。盖尔曼甚至还提出，有一个粒子族应该包括一种他称之为负ω粒子的东西——这是一种具有非常奇特的、极不寻常的性质的粒子，但人们从来没有碰到过它。不过，物理学家只要知道它按照假设应该会有什么样的性质，他们就知道该怎样去寻找它了。结果，他们在１９６４年发现了这种粒子，并且发现它的性质正好与盖尔曼对它的描绘一模一样。^米^花^书^库^ ；http：//__
盖尔曼在研究他那些粒子家族时想到，说不定所有各种不同的亚原子粒子会是由很少几种更为简单的粒子结合而成的。如果真是这样，那可就会把我们对宇宙的看法大大简化。在他看来，只要假定存在着三种不同的、具有特定性质的亚原子粒子，就可以按不同的方式把它们组合起来，得出已知的所有各种亚原子粒子。
由于要用三个这种假设的粒子结合起来，才能构成一个已知的粒子，盖尔曼就想起了作家乔伊斯的《芬尼根斯·韦克》中的一句话（作者为耍弄文学技巧，故意在这本书中玩文字游戏）：“三个夸克才顶得上一个马克。”因此，盖尔曼就把这些假设中的粒子命名为“夸克”。
夸克的二个令人惊奇之处，就是它们应该带有非整数电荷。所有已知的电荷不外以下几种情况：或者等于电子的电荷（－１），或者等于质子的电荷（十１），再不然，就是正好等于这两种电荷的若干倍。但是，ｐ夸克的电荷只有＋２／３，ｎ夸克和λ夸克的电荷只有－１／３。这样，一个质子将由一个ｎ夸克和两个ｐ夸克构成，一个中子则由两个ｎ夸克和一个ｐ夸克构成，余者依此类推。
但是，夸克是真的存在呢，还是仅仅是一种数学上的臆想？
为了让你明白我的意思，请你考虑一张五角的钞票。一张五角的钞票可以看作等于１０个五分的硬币。但是，这仅仅是一道算式呢，还是你真的有可能把这张五角的钞票撕成十份，并且发现每一份都是一个实实在在的五分硬币？
自从盖尔曼第一次提出存在夸克粒子以来，物理学家就一直千方百计想找到夸克存在的迹象，但却没有成功。
１９６９年，澳大利亚有人报道说，已经在宇宙线碰撞所产生的粒子簇射中，找到了带非整数电荷的粒子的径迹。不过，它的证据看起来非常玄，所以，大多数物理学家对这个报道都持怀疑态度。
碧声注：２０００年２月，欧洲核子中心（ＣＥＲＮ）的科学家宣布，他们成功地在实验室中模拟微型的“宇宙大爆炸”，从中获得证据表明，存在一种新的物质形态——“夸克胶子浆”。
第58节
这两种说法都可以成立。至少，这两种说法并不一定是自相矛盾的。要解开这个表面上的矛盾，关键问题是得注意到质量是能量的一种表现形式这个事实。
我们可以认为，每一个物体相对于某个合适的参考系都具有某一动能。这个动能等于物体的质量乘以物体速度的平方的二分之一。当物体的能量增大
