科学无极限爱因斯坦告诉我们质能是守恒的，那

大家好！又跟大家见面了，欢迎收看本期的科学有话说，对我个人而言，科技探索不仅仅是一个重大的事件，还可能会改变我的人生。

“物质永恒不灭”，相信大家应该听到过这个说法，但事实上世间万物焉有不灭的道理，春去秋来，生老病死，万物都在不断变化，物质怎么可能会不灭呢？难道是从哲学上来理解？

物质是由什么组成的？

古希腊唯物主义哲学家留基伯认为，万物是由原子组成的，他是最早提出原子论的哲学家。受到留基伯的原子论事项，他的学生德谟克利特也支持原子论，不过局限当时的条件，他们都没有证据，仅凭一个直觉！

现代物质组成认识过程

现代原子之父是道尔顿，他在十九世纪初提出了原子论。道尔顿认为原子是物质世界不可分割的一部分，在化学反应中不会改变，一直保持稳定状态。道尔顿的原子论是有化学反应支持的，系统的阐述了物质的组成，这是人类对物质世界认识的一个飞跃。

约翰·道尔顿

1897年汤姆逊在阴极射线的实验中发现了电子的存在，所以他提出了葡萄干补丁的原子模型。但卢瑟福在1908年他在指导学生做α粒子散射实验时发现了原子核，这使得汤姆逊的葡萄干布丁的原子模型明显站不住脚，继而卢瑟福的原子模型开始被大家接受，但显然这里不能缺了他的学生玻尔的努力。

α粒子散射实验

因为卢瑟福的原子模型中原子核带正电，电子会在运动中损失能量而掉入原子核毁灭，所以玻尔引入量子的概念创造玻尔原子模型。当然卢瑟福也没闲着，他在1920年发现了α粒子轰击氮原子发现了质子，再是他的学生查德维克发现了中子。

关于宏观物质的组成其实到电子质子中子这个层次就差不多了。

物质一直都不改变吗？

现代元素周期表是门捷列夫发现的，当然在门捷列夫以前也有很多科学家都试图将有规律的元素编个表，但没有一个人有门捷列夫那敏锐的洞察力和眼光。当然周期表很多人都会背，但元素是怎么编排序号的呢？它们之间的差别由什么物质决定的？

门捷列夫1869年的周期表。注意此表格的行列与现代元素周期表正好相反：周期为纵行，族为横行

质子数决定了元素的序号，中子数则决定了同位素

上文中我们介绍了质子和中子的认识过程，其实质子发现还挺有趣的，1917年卢瑟福用α粒子撞击氮原子核，结果得到了氢原子核，所以卢瑟福推测，氢原子核是物质最基本的组成。氢原子核中就只有一个质子，而中子数不一样，则让氢有三种同位素。

氢的三种同位素

元素之间的差异主要就是质子数的差异，而不同元素就是质子数的堆积，尽管当时已经搞清楚了这个差别，但即使是最前沿的科学家仍然搞不清楚这些元素到底是怎么来的，相互之间由有什么关系！

质子链反应

1920年爱丁顿提出了恒星从氢聚变成氦中获取能量，1939年汉斯·贝特分析了氢聚变成氦可能的不同反应过程，1954年由弗雷德·霍伊尔则从足够条件下，提出了从氢元素一直到合成铁元素的过程。如下则为元素的合成过程：

氕→氘→氦-4→铍-8→碳-12→氧-16→氖-20→镁-24→硅–28→硫–32→氩–36→钙–40→钛–44→铬–48→铁–52→镍–56

之后的重元素则从中子捕获和质子捕获以及光致蜕变中诞生，涉及这些过程的有红巨星、超新星以及中子星合并等，这些都是产生比铁重的元素的途径。

中子捕获和衰变过程

所以我们了解了从元素的产生过程，那么元素不会变吗？

物质会永远存在吗？

其实这里有两个问题，需要拆分出来理解，物质是永恒不变的吗？组成物质最关键的质子和中子一直都不变？

物质是会改变的！

上文我们说了在恒星内核中物质时时刻刻都在改变，从氢聚变成氦，从氦聚变成铍，再变聚成碳氧等。不过除了恒星，我们地球上的核电站中的物质也在改变，比如铀-235裂变成了氪-92和钡-141，在它们之后又会继续衰变成其他元素，导致铀-235裂变的是中子，获得了一个中子的铀-235原子核不稳定，裂变成了氪-92和钡-141，而这两种同位素又会继续通过β衰变的方式转变为更为稳定的钕和钇。

文章来源：《真空科学与技术学报》 网址: http://www.zkkxyjsxb.cn/zonghexinwen/2021/0418/662.html