黄金自古以来就是深受人们喜爱的贵重金属,由于其稀有和保值特性,始终作为交易领域的“硬通货”,所以,在人们的潜意识里,黄金肯定是多多益善。在古代很多国家的人们都热衷于“炼金术”,近现代人们的“淘金法”,都是黄金巨大吸引力的生动表现。
古代的“炼金术”
出于对黄金财富的向阳,一些古代术士声称具备“炼金”的技能,就是说可以应用神秘的方法,将普通的金属炼化为金子,因此也叫“点金术”。在古代的中国、埃及、印度、阿拉伯等地区,这些术士分外吃香,拿古代的我国过来说,有文献和书籍记载的,从东汉以来,各朝各代基本上都有。
在“炼金术”大行其道、深受人们追捧的时期,之所以有市场,一方面是对物质认知水平的低下造成的,古人根本不能认识到物质原子层面的区别,另一方面是“神学”在当时很多人们的心中已经根深蒂固,炼金术士在炼制过程中,宣称的是与造物主可以进行精神交流,可以获得上天的启示,从而具备将“贱金属”炼化为“贵金属”,对此大部分人深信不疑,就连伟大的物理学家牛顿都认为,炼金是值得做的。
可以说几千年的“炼金历程”,从现代人看来,是一种具有神秘色彩的“迷信活动”,因为近现代物理学和化学科学体系的逐步建立和完善,人们对组成物质的原子结构和性质愈发了解,炼金术受到了质疑,后来又遭到了批判,到19世纪时,“炼金术”已进慢慢退出了历史舞台。
现代科学家“点汞成金”大家知道,不同元素的区别,就是原子核中质子数量不同造成的。原子核由质子和中子构成(氢1是个特例,原子核中只有一个质子,没有中子),质子数决定元素种类,当质子数一样而中子数不同,则决定着该元素的同位素。
那么,在理论上,如果通过人工的方式,想办法改变原子核中的质子数量,那么就可以实现将一种元素改变为其它元素。也就是说,如果我们能够将原子序数大于79的元素原子(金的原子序数为79),拿掉若干质子;或者往原子序数小于79的元素原子中添加若干质子,使其原子核中的质子数变为79,那么,我们就实现了创造金子的目的。
基于上述考虑,不少科学家为之设计并开展了相关实验,比如,1941年美国哈佛大学的班布里奇博士,利用“慢中子技术”,成功将汞(原子序数80)变成了金。1980年,美国劳伦斯伯克利国家实验室利用高能加速器,将高速粒子轰击铋(原子序数83)和铅(原子序数82),都分别得到了金。
进入新世纪后,日本科学家松本高明等人,通过使用核种变换技术,即用高能伽马射线照射一种物质的原子核,使其失去一个质子而变为新的原子。实验中,他们将质量为1.34吨的汞暴露在伽马射线的照射下,一照就是70天,结果完全冷却后得到了744克的黄金。
黄金难不成要白菜价?
实际上,要实现将原子核中的质子发生变化的目标,难度是相当的大。在我们所接触到的物质化学反应中,即使用上各种化学手段以及常规的加热等物理方式,都不能改变原子核的结构,而只是分子层面的破裂或者原子间的重组,生成不了新元素,这也是为什么古代的“炼金术”不能成功的原因。
据科学家测算,从一个原子核中取出一个质子,要比分子破解为原子所需能量高出数百万倍,普通化学反应所输入的能量,距离原子核结构改变还相差甚远。这也就是说,要想使元素的原子中质子数量发生改变,需要的能量必须非常大才行,在宇宙中,像恒星内部的高温高压环境,超新星爆发,中子星碰撞等,方可实现。
而用人工的方式,也必须创造出非常特殊的环境、用特殊的装置,比如用大型粒子加速器,用超高速的质子、中子等微观粒子,去轰击原子核,原子核“破解后”,这些微观粒子重新组合为新的原子。
上述人工的方法,所需能量巨大,因此创造新原子的成本也很高。就拿日本科学家用伽马射线照射汞这个实验来说,前后70天的花费达到了1.5亿日元,折合人民币近1000万元,仅得到了700多克的黄金。
因此,目前人工创造黄金,只能在少数高端实验室中,用特殊的设备以及巨量的投入来实现,如果仅从黄金的投入产出比看,无疑是极其亏本的,但做这些科学实验的目的,根本不是为了得到黄金的“货币价值”,其价值体现在创造黄金的过程以及结果上,体现在提升人类对物质认知水平的提高上。
就像我们人类已经在太阳系内发现了富含黄金等贵金属的灵神星,在2500光年外也发现了一颗“黄金星球”—巨蟹座K星,上面黄金的含量高达千亿吨级别,吸引我们的并不是要把这些黄金都开采了拿到地球来用,而是探测的过程,以及对航空航天和深空探测能力提升的推动。
科学永无止境,人类探索的脚步也将永远向前。
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