推论·计算·推论 “这是不可能的——不可能一下子就从核上凿下100 颗颗粒下来。”弗里希对 跟在自己身边的姨妈说,“也不可能把它从中切开——估计一下核力就清楚了,一 下子要把全部的连续分开……这是不可思议的。核,是不可能这样……”“可要是 不用‘切’这个概念呢?” 迈特纳道。 弗里希看了姨妈一眼。他怀疑姨妈对问题已经有些想法。他道:“您是说……” “玻尔曾强调,原子核更像一个液滴。”迈特纳道。 弗里希明白了,原子核的液滴模型使得核的分裂看起来存在着可能。 他们已经到达了那片树林。天是蓝的,大地是白的。树上也满是积雪。没有一 丝的风。海也正在冬眠,没有任何声息发出来。树林里偶尔有些动静——那是什么 鸟起飞或降落,登散了枝头上的积雪,随后,整个树林内又静了下来。 他们在一根原木上坐了下来。 原木上满是积雪。迈特纳摘下手套,在原木的雪上画了一些圆。 “可能是这个样子的吗? ” 弗里希看了看姨妈所画的东西。 他知道,他的姨妈一向缺少从三度空间想象事物的能力。实际上,此时显然弗 里希也有了同样的想法,并且在迈特纳所画图形的旁边画了一个图。 “啊,对了,这正是我想画的。” 迈特纳喊起来。 她原来想要画的正像弗里希画出的那样,是一个拉长了的像个哑铃似的液滴。 而她自己所画的,是两个竖立起来的大实线圆,中间有一个表示哑铃腰部的小虚线 的圆。 “液滴是由于表面张力而聚集在一起的,”弗里希道,“核像液滴的表面张力 的强力一样,使自己聚集在了一起……” “而核内质子的电排斥力对强力起相反的作用,”他的姨妈打断了他,“质子 越多,元素越重;元素越重,排斥力也就越强……” “算盘”就在弗里希的脑子里,他立刻着手计算…… 后来弗里希回忆道: 我不知道从哪里找到了我们需要的全部数字。不过,我想我一定是对核的结合 能有一定的概念,所以能够估算出这个表面张力。当然我们对核的电荷和大小是很 清楚的。这样,从数量级上来说,我们得到的结果是:当电荷( 也就是原子序数) 达到大约100 时,核的表面张力就消失了;这就意味着,电荷数为92的铀一定是很 接近于这种不稳定状态的。 他们明白了,为什么没有比铀更重的元素以天然状态存在于世界上了。 按照玻尔的理论,他们把铀原子核看成一颗由于约束力松弛而时刻在颤动的液 滴,并想象出它的核为一颗能量很小的慢中子击中时的情况:中子使整个的能量增 大;核振动起来;在它的各种随机的振动形式中,它可能被拉长了;由于强力只在 极短的距离内起作用,这样就有利于电斥力的作用,使拉长了的液滴的两个泡体互 相排斥着;两个泡体越离越远,使液滴中部形成一种腰形;在两个泡体中,强力又 开始占有优势,像表面张力一样把它们拉成球状。同时,电斥力又将两个将要分离 的球体相互推开,使它们离得更远;最后,中部的腰形消失了,原来的一个大核, 变成了两个小核。 弗里希和莉泽·迈特纳都兴奋起来,莉泽·迈特纳叫道:“如果真是这样分裂 成了两块,那么,使这两部分分开,将需要极大的能量!” 这种计算再也不能靠弗里希头脑里的算盘进行了。 他们迅速回到了旅馆。在此后的一段时间里,他们把精力奉献给了计算。结果, 他们计算出,这一能量大约为二亿电子伏特。 弗里希计算出,每个铀核分裂时所发出的能量,能够使一颗沙粒跳动达到肉眼 可见的程度,而一克重的铀释放的能量,就成了一个不可思议的数字:25以后有20 个零,即2500000000000000000000。 他们自己问自己,所有这些能量,究竟来自何方? 这是问题的关键。 过去,没有人认为存在这种可能性,人们观察到的中子捕获现象,只涉及小得 多的能量释放。 1909年,当迈特纳30岁的时候,在萨尔斯堡举行的一次科学会议上第一次遇见 了阿尔伯特·爱因斯坦。迈特纳回忆说:“他做了一篇关于人们对辐射本质看法的 发展的演讲。那时,我还没有充分理解他的相对论的全部含意。”她注意地听演讲。 在演讲中,爱因斯坦用相对论来导出他的E=mc2 方程式。对这个方程式迈特纳当 时还是陌生的。爱因斯坦用这个方程式说明如何计算质量转换为能量的问题。迈特 纳感到甚为新奇,她回忆说:“直到今天,这篇讲演我还牢牢记得。” 在1938年圣诞节前一天,迈特纳又想起了那篇演说,并记起了那个公式。 经过计算,核分裂时各个部分所表现的质量和能量的转合,完全符合爱因斯坦 的那个公式。 整个事情得到了圆满的解释! 圣诞来临又匆匆过去。此后,弗里希滑雪,迈特纳散步。1938年即将结束。在 这么一个小小的村庄中,他们住了一个星期。他们肯定曾经去观光过村旁的那个古 堡,从防御短墙上向下俯视那白雪覆盖的河谷,以及让他们产生灵感的那片树林… …