在回答這個(gè)問題之前，我們先介紹一下科學(xué)家用氦氣做實(shí)驗(yàn)的時(shí)候發(fā)現(xiàn)了什么。

上面已經(jīng)說過，盧瑟福和索迪發(fā)現(xiàn)放射性物質(zhì)放出的。射線，原來就是無數(shù)失去了電子的氦原子。它們由放射性物質(zhì)中一粒一粒地射出來，所以又叫做α粒子。α粒子射出來的速度非常大，每秒可以達(dá)到上萬千米！

盧瑟福用放射性物質(zhì)放出來的高速度的α粒子去轟擊各種物質(zhì)。他發(fā)現(xiàn)原于像個(gè)小太陽系一樣：中心有一個(gè)帶正電的核，周圍有電子繞核轉(zhuǎn)圈子。

盧瑟福又想試試，把α粒子打到別的原子核里面去，會(huì)發(fā)生什么結(jié)果。他選用了鐳C’（鐳C’是釙的放射性同位素，它是鐳蛻變而C產(chǎn)生的）放出來的α粒子。這種α粒子速度特別大——19200千米/秒。

實(shí)驗(yàn)的結(jié)果是：高速的α粒子打到氮的原子核里去了，同時(shí)放出來一個(gè)新粒子——質(zhì)子。質(zhì)子也就是氫原子核。盧瑟福在1919年，第一回用人工實(shí)現(xiàn)了原子核反應(yīng)，同時(shí)發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子。

盧瑟福接下去就用α粒子對(duì)各種元素進(jìn)行轟擊，看看哪些元素能起反應(yīng)。在試驗(yàn)鋁的時(shí)候發(fā)現(xiàn)，鋁被轟擊以后變成了硅，同時(shí)，放出來極大量的能，比燃燒同量的煤放出的能要大700000倍！

核反應(yīng)能放出大量的能。太陽上是不是也在進(jìn)行核反應(yīng)呢？

太陽溫度特別高，表面有6000攝氏度，核心能到2000萬攝氏度，密度也特別大。在這樣高的溫度下，各種原子外層的電子都脫離了原子核，原子核以極大的速度碰來碰去，當(dāng)然會(huì)發(fā)生核反應(yīng)。

1938年，美國(guó)的貝特和德國(guó)的魏札克證明了太陽上燒的是氫。這不是氫和氧燃燒的化學(xué)反應(yīng)，而是在高溫和高速運(yùn)動(dòng)的條件下，氫原子核碰在一起的核反應(yīng)——4個(gè)氫原子核生成1個(gè)氦原子核。這就是熱核反應(yīng)。

在熱核反應(yīng)中，1克氫全部變成氦，能放出多少熱呢？據(jù)計(jì)算，這些熱能使400噸冰完全變成水蒸氣！而1克氫氣在跟氧氣化合的時(shí)候，放出來的熱只能使47克冰變成水蒸氣。這就是說，氫在熱核反應(yīng)中放出的核能，比在化學(xué)反應(yīng)中放出的化學(xué)能，要多出8500000倍。

太陽的能源是在氫原子核聚變成氦原子核的過程中放出來的熱核能。在這樣的熱核反應(yīng)中，消耗的是氫核，產(chǎn)生的是氦核。太陽元素——氦，原來就是氫進(jìn)行核燃燒后的“灰燼”。

據(jù)計(jì)算，太陽上氫合成氦的熱核反應(yīng)，已經(jīng)進(jìn)行了差不多50億年了，以后還可以繼續(xù)50億年。

問題解決了，地球的年齡不比太陽大了。同時(shí)人們也弄清了太陽元素——氦的來源：在太陽上，氦是氫的熱核反應(yīng)生成的；在地球上，氦是放射性元素蛻變生成的。

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戰(zhàn)場(chǎng)上的氦

在天空中飛翔，是人類自古以來的希望。發(fā)現(xiàn)了氫氣以后，乘坐氫氣球在天空中飛來飛去，成了時(shí)髦的事情。氫氣球越做越大，后來發(fā)展成為巨大的飛艇。

第一艘飛艇是德國(guó)工程師齊柏林在1900年設(shè)計(jì)的，艇身長(zhǎng)128米，里面裝有9910立方米的氫氣。人們把這種飛艇叫齊柏林飛艇。

1914年8月，在歐洲爆發(fā)了第一次世界大戰(zhàn)。德國(guó)先后制造了123艘齊柏林飛艇用于戰(zhàn)爭(zhēng)。為了防御飛艇，英法聯(lián)軍用高射炮發(fā)射燃燒彈來對(duì)付它。因?yàn)闅錃庥龌鹁蜁?huì)燃燒爆炸，飛艇只要被燃燒彈擊中，立刻就會(huì)在天空中炸毀。

但是，1914年秋天，在法國(guó)北部的戰(zhàn)場(chǎng)上發(fā)生了奇怪的事：一艘德國(guó)飛艇被英軍的炮彈打穿了；它竟然沒有著火爆炸，而是掉轉(zhuǎn)頭飛回去了。

這真是個(gè)謎！英國(guó)軍部研究了好久，也弄不清楚這艘飛艇為什么沒有著火爆炸。

最后，英國(guó)軍部接到了化學(xué)家特萊福的來信。他寫道：“德國(guó)人發(fā)明了一種取得大量氦氣的方法。這次用來充齊柏林飛艇的不是氫氣，而是氦氣。氦氣也是很輕的氣體，僅比氫氣重一倍，因此充氦氣的飛艇的升力跟充氫氣的飛艇相差不多。但是在其他方面，氦氣比氫氣的優(yōu)點(diǎn)大得多。要知道，氫氣很喜歡跟氧氣化合，因此它很容易燃燒。氦氣不與任何東西化合，也不與氧氣化合，它是惰性氣體。如果德國(guó)的飛艇真是充氦氣的話，那么燃燒彈沒把它燒毀是不足為奇的。”

特萊福的理由很使人信服，但是從什么地方得到這樣多的氦氣呢？一艘飛艇需要用幾千立方米的氦氣；要得到這么多的氦氣，就需要處理幾萬噸的放射性礦物，而德國(guó)是沒有這些礦物的。由空氣中提取嗎？這就需要幾百臺(tái)制冷機(jī)不停地工作一整年，而在戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)期，這是不大可能辦到的。

英國(guó)軍部對(duì)這個(gè)問題十分感興趣，召集了各門科學(xué)家開會(huì)，提出找尋大量氦氣資源的任務(wù)。他們研究討論了很久，終于回想起1907年美國(guó)化學(xué)家開迪和馬克發(fā)蘭的一篇研究報(bào)告。

開迪和馬克發(fā)蘭在分析天然氣的時(shí)候曾經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在堪薩斯州一個(gè)地方的天然氣中，含有1.5%的氦氣。但是當(dāng)時(shí)沒有人想到氦的實(shí)際應(yīng)用，沒有重視這個(gè)發(fā)現(xiàn)。現(xiàn)在，為了制造不會(huì)著火爆炸的大飛艇，人們又開始大規(guī)模地找氦氣，在天然氣中找氦氣。最后，人們?cè)诩幽么蟮氖蜌庵姓业搅撕猓谑橇⒓唇⑵鹛崛『獾墓S。等到幾千立方米的氦氣提取出來了，第一次世界大戰(zhàn)已經(jīng)結(jié)束了。

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飛艇的過去和未來

戰(zhàn)爭(zhēng)停止了，不用擔(dān)心飛艇在天空中飛行的時(shí)候會(huì)被燃燒彈打中了。這時(shí)候雖然發(fā)現(xiàn)了氦氣資源，但是氦氣終究不如氫氣便宜。人們繼續(xù)制造充氫氣的大飛艇。1928年，工程師埃克納制造了240米長(zhǎng)的大飛艇“齊柏林號(hào)”，飛艇上有臥室、餐廳，可以乘坐幾十名旅客，每小時(shí)能飛行100多千米。這艘飛艇橫跨大西洋往來飛行，沒有發(fā)生事故。

但是，埃克納的另一艘大飛艇“興登堡號(hào)”的命運(yùn)就十分糟了。1937年5月6日，這艘飛艇飛過美國(guó)紐約城上空，居民們紛紛揮手向它致意。但是快要飛到目的地的時(shí)候，它突然著火爆炸了，飛艇上乘客的遭遇也就可想而知了。

此后，誰也不肯冒著生命危險(xiǎn)去乘坐氫氣飛艇了，還是氦氣飛艇安全。

人們?cè)谥圃鞖錃怙w艇的同時(shí)，也在制造氦氣飛艇。當(dāng)然，它們是不會(huì)著火爆炸的。但是，不幸的是，世界上最大的氦氣飛艇卻先后遇到風(fēng)暴而失事了。而由于飛機(jī)制造業(yè)的發(fā)展，飛艇漸漸地在天空中絕跡了。

在今天，天空中要是突然飛來一艘大飛艇，一定會(huì)引起大家的驚奇。但是不要以為飛艇已經(jīng)完全退出了歷史舞臺(tái)。

現(xiàn)在已經(jīng)是超音速飛行的時(shí)代，誰還要用那又大又笨又慢的飛艇？可是不能只看速度快慢這一個(gè)方面。飛機(jī)雖快，但運(yùn)載量小，耗費(fèi)燃料多；飛艇雖慢，但運(yùn)載量大，耗費(fèi)燃料少。有人計(jì)算過，用飛艇運(yùn)輸貨物要比飛機(jī)便宜六七成。

飛機(jī)要在飛機(jī)場(chǎng)上起飛降落。飛艇就不需要長(zhǎng)長(zhǎng)的跑道，它能夠垂直起飛，垂直降落，必要的時(shí)候還可以長(zhǎng)時(shí)間停在半空中不動(dòng)。給地質(zhì)勘探隊(duì)、登山隊(duì)運(yùn)送勘探設(shè)備、科學(xué)儀器和生活資料，飛艇是非常理想的運(yùn)輸工具。在去南北極探險(xiǎn)的時(shí)候，一個(gè)專門設(shè)計(jì)的大飛艇降落在冰面上，就可以成為探險(xiǎn)隊(duì)的理想的大本營(yíng)。

一個(gè)大飛艇可以吊運(yùn)幾十噸以至幾百噸的東西，這在工業(yè)建設(shè)上也可以起到特殊的作用。石油鉆井的塔架，飛艇可以平穩(wěn)地提起來，運(yùn)到新的鉆井地點(diǎn)。要穿過高山峽谷架設(shè)高壓輸電線，飛艇既可以在山頭上吊裝架線的鐵塔，又可以飛越峽谷鋪設(shè)高壓電線，飛艇是空中的起重工。

正是由于有這許多優(yōu)越的性能，許多國(guó)家都在設(shè)計(jì)充氦氣的新型飛艇。法國(guó)設(shè)計(jì)的“大力神號(hào)”飛艇，直徑有235米，體積有150萬立方米，能裝載900噸貨物。預(yù)料在不久的將來，飛艇又將重返天空。

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液態(tài)氦

在20世紀(jì)初的幾十年里，世界各國(guó)都在尋找氦氣資源，在當(dāng)時(shí)主要是為了充飛艇。但是到了今天，氦不僅用在飛行上，尖端科學(xué)研究，現(xiàn)代化工業(yè)技術(shù)，都離不開氦，而且用的常常是液態(tài)的氦，而不是氣態(tài)的氦。液態(tài)氦把人們引到一個(gè)新的領(lǐng)域——低溫世界。

前面已經(jīng)講過拉姆賽在空氣中找氦氣的故事。在液態(tài)空氣的溫度下，氦和氖仍然是氣體；在液態(tài)氫的溫度下，氖變成了固體，可是氦仍然是氣體。

要冷到什么程度，氦才會(huì)變成液體呢？

前面已說過，英國(guó)物理學(xué)家杜瓦在1898年首先得到了液態(tài)氫，就在同一年，荷蘭的物理學(xué)家卡美林·奧涅斯也得到了液態(tài)氫。液態(tài)氫的沸點(diǎn)是零下253攝氏度，在這樣低的溫度下，其他各種氣體不僅變成液體，而且都變成了固體。只有氦是最后一個(gè)不肯變成液體的氣體。卡美林·奧涅斯決心把氦氣也變成液體。

1908年7月，卡美林·奧涅斯成功了，氦氣變成了液體。他第一次得到了320立方厘米的液態(tài)氦。

要得到液態(tài)氫，必須先把氫氣壓縮并且冷卻到液態(tài)空氣的溫度，然后讓它膨脹，使溫度進(jìn)一步下降，氫氣就變成了液體。

液態(tài)氮是透明的容易流動(dòng)的液體，就像打開了瓶塞的汽水一樣，不斷飛濺著小氣泡。

液態(tài)氦是一種與眾不同的液體，它在零下269攝氏度就沸騰了。在這樣低的溫度下，氫也變成了固體，千萬不要使液態(tài)氦和空氣接觸，因?yàn)榭諝鈺?huì)立刻在液態(tài)氦的表面上凍結(jié)成一層堅(jiān)硬的蓋子。

多少年來，全世界只有荷蘭卡美林·奧涅斯的實(shí)驗(yàn)室能制造液態(tài)氦。直到1934年，在英國(guó)盧瑟福那里學(xué)習(xí)的蘇聯(lián)科學(xué)家卡比查發(fā)明了新型的液氦機(jī)，每小時(shí)可以制造4升液態(tài)氦。以后，液態(tài)氦才在各國(guó)的實(shí)驗(yàn)室中得到廣泛的研究和應(yīng)用。

在今天，液態(tài)氦在現(xiàn)代技術(shù)上得到了重要的應(yīng)用。例如要接收宇宙飛船發(fā)來的傳真照片或接收衛(wèi)星轉(zhuǎn)播的電視信號(hào)，就必須用液態(tài)氦。接收天線末端的參量放大器要保持在液氦的低溫下，否則就不能收到圖像。

鐘表的自述

葉永烈

今天，小燕格外高興。這不光因?yàn)榻裉焓撬眨钍顾吲d的，是她的爸爸送給她一件珍貴的生日禮物——一支特別的圓珠筆。

當(dāng)小虎的腳剛跨進(jìn)小燕家，小燕就舉起手中銀亮的圓珠筆：“小虎，你快來看！”

小虎細(xì)細(xì)地看著，發(fā)現(xiàn)了這支圓珠筆的特別之處，說道：“唷，這支圓珠筆上還帶電子表呢！”

小燕拿過圓珠筆，告訴小虎：“現(xiàn)在是表示幾點(diǎn)幾分幾秒。你看，我一撳電鈕，表上顯示的是幾年幾月幾日了。這圓珠筆多棒！”

小虎把電子表放到耳邊聽了聽，說：“真奇怪，電子表怎么沒有嘀嗒嘀嗒的響聲？”

小燕為難了，說：“這個(gè)問題，我也不知道。”

小虎說：“找小靈通吧！”

說來就來，要到就到。小靈通來了。沒等小燕、小虎開口，小靈通就說：“這事兒好辦，我朝電子表吹口氣兒，讓電子表自個(gè)兒說給你們聽，好不好？”

“好，好！”這還用說嗎？

小靈通拿過圓珠筆，朝電子表吹了一口氣。

忽然，電子表細(xì)聲細(xì)語開了腔：“小朋友，你們找我有什么事兒？”

小虎馬上說道：“我家的鐘、我家的表，走起來都嘀嗒嘀嗒響，你怎么走起來沒聲音？”

電子表聽了，不以為然地說：“這也算是一個(gè)問題？”

唷，別看它細(xì)聲細(xì)語的，說起話來倒挺傲的。

“這怎么不是一個(gè)問題呢？”小虎說道。

“其實(shí)，最早的鐘表是沒有嘀嗒嘀嗒聲的。”電子表說道，“所以，我走起來沒有聲音，本來一點(diǎn)也不足為怪。既然你們認(rèn)為這是一個(gè)問題，好吧，我就給你們說一說我的身世……”

小靈通趕緊打開了錄音機(jī)，把電子表的話錄了下來。下面是小靈通根據(jù)錄音整理出來的電子表自述：

這事兒說來話長(zhǎng)。

在很早很早以前，我爺爺?shù)臓敔斒菦]有嘀嗒嘀嗒聲的。

那時(shí)候，人們發(fā)現(xiàn)，樹的影子在早上挺長(zhǎng)挺長(zhǎng)，到了中午就短了，到了傍晚又伸長(zhǎng)了。

他們發(fā)明了“日晷”——在一塊圓形的石頭中央，插一根很細(xì)的鐵棒。在石頭上刻上刻度，利用鐵棒影子的移動(dòng)測(cè)量時(shí)間。日晷跟我一樣。是沒有聲音的。

日晷就是我爺爺?shù)臓敔敗?

不過，遇上陰天、下雨，鐵棒沒有影子，那就鬧不清幾點(diǎn)鐘了；到了夜里，也不知道時(shí)辰。

現(xiàn)在，北京故宮太和殿前還有幾個(gè)日晷。你們可以去拜訪拜訪我爺爺?shù)臓敔敗?

后來，人們發(fā)現(xiàn)，下雨天，屋檐水吧嗒吧嗒地滴下，那滴水聲是很均勻的。

于是，我爺爺?shù)陌职帧般~壺滴漏”出世了：銅壺里的水吧嗒吧嗒滴到盛水的圓筒里。筒里有一只小船，船上站著個(gè)銅人，銅人手捧“漏箭”。這“漏箭”相當(dāng)于指針。水不斷滴進(jìn)圓筒，水面上升，船向上浮，銅人手中的“漏箭”也向上移。圓筒上刻著時(shí)辰刻度。從“漏箭”所指的刻度，可以知道是什么時(shí)辰了。

雖說銅壺滴漏是有聲音的，不過，它發(fā)出的吧嗒吧嗒聲，跟嘀嗒嘀嗒聲不一樣。

銅壺滴漏個(gè)兒挺大。你們到故宮交泰殿去看看，它差不多要占掉半間屋子。再說，要專門派人侍候它，給它挑水。當(dāng)圓筒里的水滿了以后，要把水倒掉……

多年前，意大利物理學(xué)家伽利略在教堂做禮拜的時(shí)候，風(fēng)吹300著教堂里的吊燈，他發(fā)覺吊燈擺動(dòng)一次的時(shí)間是相同的。

這樣，我的爺爺——擺鐘出世了。

我的爺爺用鐘擺計(jì)時(shí)。鐘擺來來回回，發(fā)出嘀嗒嘀嗒的聲音。你們到故宮鐘表陳列館去看看，那里有各式各樣的擺鐘。

帶擺的鐘必須筆直站著，才能嘀嗒嘀嗒地走。這樣的鐘，沒辦法隨身攜帶。

后來，我的爸爸——機(jī)械表誕生了。

在機(jī)械表里，擺變成一個(gè)圓盤。它來回轉(zhuǎn)動(dòng)，不論站著、躺著，都能嘀嗒地走動(dòng)。

這樣，人們制成了各式各樣的手表，上緊發(fā)條以后，就能不停地發(fā)出嘀嗒聲。

我是鐘表家族中的“小字輩”，年歲最小，在我的肚子里，沒有擺，沒有發(fā)條，沒有齒輪，所以不會(huì)發(fā)出嘀嗒聲。

我用電池代替發(fā)條，用石英晶體代替擺，用電子線路代替各種各樣的齒輪，用數(shù)字代替時(shí)針、分針、秒針。

我走時(shí)精確，使用方便。裝上一塊新電池以后，可以走一兩年。我的話，一句也不假。不信，你用上一兩年試試看……

細(xì)聲細(xì)語聽不見了，電子表不再說話了。

這時(shí)，小燕說：“我喜歡電子表。電子表比它的爺爺?shù)臓敔敗敔數(shù)陌职郑人臓敔敚人陌职郑紡?qiáng)！”

小靈通：“這叫‘一代勝過一代’。”

小虎說：“過幾天，我的生日到了，我也叫爸爸給我買一支帶電子表的圓珠筆做生日禮物！”