你知道吗--现代科学中的100个问题-第20章
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第65节
铀235是实用的核燃料。这就是说，慢中子会使铀235原子发生裂变（一分为二），并且产生更多的慢中子，而这些慢中子又会进一步引起其他铀原子裂变，使裂变过程持续下去。
由于同样的原因，铀233和钚239也是实用的核燃料。
遗憾的是，天然存在的铀233和钚239的数量真是微乎其微，而铀235的数量虽然比较可观，但也相当稀少。在任何一块天然铀的标本中，每一千个铀原子当中只有七个是铀235，其余的都是铀238。
铀238是最常见的一种铀，但它却不是实用的核燃料。铀238也能在中子作用下发生裂变，但只有快中子才能做到这一点。那些分裂成两半的铀238会产生一些慢中子，而慢中子不足以引起进一步的裂变。铀238可以比作潮湿的木头：你可以把它烧着，但它最后还是要熄灭的。
但是，假定把铀235同铀238分离开来（这是一个相当艰巨的任务），并且用铀235来建造一个原子核反应堆，这时，构成反应堆燃料的那些铀235原子就会发生裂变，并向四面八方发射出无数慢中子。如果这个反应堆包着一个用普通铀（其中绝大部分是铀238）制成的外壳，那么，射入这个外壳的中子就会被铀238所吸收。这些中子不可能迫使铀238发生裂变，但却会使铀238发生另外的变化，最后就会产生钚239。如果把这些钚239从铀里面分离出来（这是个相当容易完成的任务），它们就可以用作实用的核燃料了。
能够用这种方式产生新燃料去代替用掉的燃料的反应堆就是增殖反应堆。一座设计得当的增殖反应堆所生产的钚239，在数量上要多于消耗掉的铀235。利用这种办法，就可以使地球上的全部铀——而不仅仅是稀有的铀235——都变成潜在的燃料来源。
天然存在的钍完全是由钍232组成的。钍232就像铀238一样，也不是实用的核燃料，因为要有快中子才能使它发生裂变。
不过，如果把钍232放进包着核反应堆的外壳里，钍232原子就会吸收慢中子，并且尽管它不发生裂变，最后却会变成铀233原子。由于铀233是一种很容易同钍分离开来的实用燃料，这样做的结果便又实现了另一种增殖反应堆，它会把地球上现有的钍资源变成潜在的核燃料。
地球上的铀和钍的总量大约比铀235一项的蕴藏量多800倍。这就是说，如果适当地利用增殖反应堆，就可以通过原子核裂变发电厂把地球上的潜在能源增加800倍。
第66节
当氢被加热到越来越高的温度时，它就会以越来越快的速率通过辐射丧失它的能量。另一方面，随着温度的继续上升，氢原子会失去它们的电子，只剩下裸露的原子核撞击在一起并发生聚变。当发生这样的聚变时，就会产生能量。这时，由于温度继续升高，便会通过聚变产生越来越多的能量。
随着温度的上升，聚变所产生的能量的数量增加的速率，将大于通过辐射损失能量的速率。在某一个临界温度下，聚变所产生的能量正好同通过辐射损失掉的能量一样多。在这种条件下，温度将保持不变，因而聚变反应就会变成自持的。
只要有更多的氢不断供给这样一个系统，能量就会源源不绝地产生出来。
发生聚变所要求的温度随着氢的“品种”的不同而改变。2米2花2书2库2 ；__
最常见的是氢（H），它的原子核是由一个质子构成的。然而还有重氢，即氘（D），它的原子核由一个质子和一个中子构成；还有一种放射性氢，氚（T），它的原子核由一个质子和两个中子构成。
在一定的温度下，氘的聚变所产生的能量比氢的聚变多，而氚的聚变所产生的能量还要更多。
当只有氢发生聚变时，在一定温度下产生的能量太少了，因此，要在实验室中让这种反应持续进行下去，就要求温度超过摄氏十亿度。不错，在太阳的中心是氢在发生聚变，而那里的温度只有15；000；000℃，但是，在这样低的温度下，只有很小一部分氢参加聚变。但由于太阳上氢的数量极大，所以，尽管发生聚变的氢只占很小一部分，也已足以使太阳维持现有的辐射了。
当只由氚发生聚变时，为引燃这种反应所需要的温度是最低的，那只需要达到几百万度。遗憾的是，氚是不稳定的，它在自然界中根本就不存在。在需要用到它时，必须在实验室里把它制造出来，因此，仅仅用氚是不可能使聚变反应以地球上所需要的数量持续进行下去的。
氘发生聚变的引燃温度是400；000；000℃。氘是稳定的，但数量很少。在6；700个氢原子当中，只有一个原子是氘。不过，这就已经不算太少了。一升普通水中的氘发生聚变时，已足以产生出燃烧300升汽油所产生的能量了。
达到必要温度的一个办法，是添进适当数量的氚，使它作为诱因去起作用。氘同氚的聚变只要在45；000；000℃就可以引燃了。如果这种反应稍稍进行一会儿，其余的混合物就会被加热到足够高的温度，因而可以引燃氘本身的聚变反应。
这个温度所需保持的时间长度取决于氢的密度。每立方厘米中的原子越多，碰撞的次数也越多，引燃就发生得越快。如果每立方厘米有1015个原子（约为普通大气每立方厘米所含分子数的万分之一），那么，就必须把这个温度保持2秒钟。
当然，密度和温度越高，就越难使氘聚集在一起，尽管引燃聚变反应所需要的时间非常短暂。正因为这样，这些年来聚变系统一直在取得缓慢的改进，但却仍然没有达到引燃的条件。
第67节
要回答这个问题，我们先得问一问：我们是怎样判断某个物体有多大的？
从某一物体的两侧射到我们眼中的光线，会对我们的眼睛形成一个角度。根据这个角度的大小，我们就能够判断出那个物体的视大小。
但是，如果这些光线在到达我们的眼睛之前，先通过一个凸透镜，那么，这些光线就会受到某种方式的偏折，从而使它们在我们眼中形成的角度变得大一些。这样一来，我们通过这种透镜所看到的物体似乎变大了，并且它的每一个部分也似乎变大了。这样，我们就有了“放大镜”。
用几个透镜组合起来，就有可能把物体放大几千倍，并且清楚地看到一些小到远非肉眼所能看到的细部。这时，我们所碰到的是一台利用光波来工作的光学显微镜，过这种显微镜，我们可以看见像细菌那样小的物体。
我们能够把透镜一个个叠在一起，最后做成一台能把物体放大得非常大，使我们能够看到比细菌小得多的物体，甚至连原子也看得见的显微镜吗？
很遗憾，这是做不到的。即使我们把一些最完美的透镜用最完善的方法组合起来，也无法制成这样的显微镜。光是由一定波长的电磁波构成的（波长约1/125；000厘米），比它再小的东西就什么也看不清楚了。光波已经大到足以“跳过”一切比它自身小的东西了。
不错，有几种电磁波的波长要比可见光短得多。X射线的波长就只有可见光波长的万分之一。可惜，X射线会径直穿过我们所想看到的那些东西。
但是，不是还有电子吗？电子是一种粒子，但它们的行为也像波一样。它们的波长大致和X射线差不多，但电子不会径直穿过我们所想看到的那些东西。
假定有一束光投射在某一物体上。这个物体会吸收光，并且投下一个阴影。我们通过比较亮光和阴影，就看到那个物体。如果把一束电子投射到某一物体上，这个物体也将吸收电子，并投下一个“电子阴影”。在使用电子束的情况下，要是我们想用眼睛直接去看它，那是很危险的。但是，我们可以用照相底片把物体拍摄下来。电子阴影可以告诉我们那个物体具有什么形状，要是物体的某些部分对电子的吸收比其他部分强一些或弱一些，那么，这种照片甚至还可以说明物体的一些细节。
但是，要是那个物体非常小，那会怎么样呢？如果我们用的是光束，我们可以利用透镜使光束以某种方式偏折，从而把物体的外观放大。我们不能用普通透镜使电子束偏折，不过，我们还有别的东西可以利用。电子是带有电荷的，这就是说，它们在磁场中将沿着弯曲的路径行进。如果我们所采用的磁场具有适当的强度和形状，就可以用透镜操纵光束那种办法去操纵电子了。
简单地说，这时我们就有了一台“电子显微镜”，它利用的是电子束，正像“光学显微镜”所利用的是光束那样。
不同的地方在于，电子的波长要比普通光的波长短得多，因此，电子显微镜能够为我们显示出像病毒那样细微的物体，而光学显微镜却做不到这一点。
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第68节
只有当你所使用的那个特定系统中的能量密度参差不齐的时候，能量才能够转化为功，这时，能量倾向于从密度较高的地方流向密度较低的地方，直到一切都达到均匀为止。正是依靠能量的这种流动，你才能从能量得到功。
江河发源地的水位比较高，那里的水的势能也比河口的水的势能来得大。由于这个原因，水就沿着江河向下流入海洋。要不是下雨的话，大陆上所有的水就会全部流入海洋，而海平面将稍稍升高。总势能这时保持不变。但分布得比较均匀。
正是在水往下流的时候，可以使水轮转动起来，因而水就能够做功。处在同一个水平面上的水是无法做功的，即使这些水是处在很高的高原上，因而具有异常高的势能，也同样做不了功。在这里起决定性作用的是能量密度的差异和朝着均匀化方向的流动。Ф米Ф花Ф书Ф库Ф ；www。7mihua。com
不管对哪一种能量来说，情况都是如此。在蒸汽机中，有一个热库把水变成蒸汽，还有一个冷库把蒸汽冷凝成水。起决定性作用的正是这个温度差。在任何单一的、毫无差别的温度下——不管这个温度有多高——是不可能得到任何功的。
“熵”是德国物理学家克劳修斯在1850年创造的一个术语，他用它来表示任何一种能量在空间中分布的均匀程度。能量分布得越均匀，熵就越大。如果对于我们所考虑的那个系统来说，能量完全均匀地分布，那么，这个系统的熵就达到最大值。
在克劳修斯看来，在一个系统中，如果听任它自然发展，那么，能量差总是倾向于消除的。让一个热物体同一个冷物体相接触，热就会以下面所说的方式流动：热物体将冷却，冷物体将变热，直到两个物体达到相同的温度为止。如果把两个水库连接起来，并且其中一个水库的水平面高于另一个水库，那么，万有引力就会使一
