论文部分内容阅读
康德说，当古往今来的人类仰望星空时，无不感慨于宇宙的浩瀚和神秘，心中也会涌出许许多多的疑惑。屈原在《天问》里，就问出了一连串的问题，“天何所沓？十二焉分？日月安属？列星安陈？”时至今日，这些问题依然不能说已得到了完美的解答。
宇宙之中，存在着太多太多人类不知道的秘密。然而，如果我告诉你，宇、宙之中，含有的所有化学元素，都已经被我们人类搞清楚了，你相信吗？
元素何来？
通常认为，宇宙起源于一次巨大的爆炸，从爆炸中逐渐诞生出了恒星、行星，包括我们的地球;而地球上的万物，经过极其漫长的演化而诞生。
如果这个假说是正确的，那我们就、可以得到一个推论：组成宇宙万物的所有元素，都来自于同一场大爆炸;也可以说，所有的恒星、行星、彗星和各种星际间的物质，或多或少都有“亲戚关系”。
而让人类认清这种“亲戚关系”的本质的，就是门捷列夫的元素周期表了。元素周期表的排列逻辑非常简单：按照原子序数从小到大，从第1号元素（氢），一直排到目前人类发现的第118号元素（），原子序数每增加1个，则得到一种新的元素。
原子序数，就直接等于原子中的质子数，所以这个数字一定是一个自然数：一个原子中不可能存在“2.5”“3.8”个质子，所以在周期表中，一个元素和另一个元素之间，当然不能再插入第三个元素。人类目前已知的第1号到第118号元素之内，不可能有第119个元素存在。倘若宇宙中还存在着这118个元素之外的元素，那该元素的原子序数一定要大于118。
这里有一个隐藏的假设：以人类目前的化学知识而言，原子的序数大到一定程度（比如90之后），元素就开始变得非常不稳定了。理由也并不复杂：这么多个带有正电荷的质子拥挤在原子核里，彼此之间的排斥作用非常明显，所以具有强烈的衰变倾向，半衰期往往非常非常的短—比如，第115号元素摸，半衰期仅有100毫秒（100毫秒之后，你手里的镆元素元素就只剩下一半了）。如果在118号元素之外，还存在其他元素，这个元素的“寿命”一定会更加短暂—在人类诞生并有能力思考这个问题之前，早就衰变殆尽，一个原子也不会留下啦。
当然，对于这个假设，目前仍存在争议：一些化学家认为，在周期表未知的领域里，有一个所谓的“稳定岛”，那儿的元素，半衰期可以达到数万年之久，只不过人类还没发现这些元素而已。不过，哪怕“稳定岛”真的存在，恐怕也不够撑到地球形成、人类诞生的时间。
捕风捉影？
也许你会说：这些假说，不都还没有得到证实嘛，凭什么就能肯定，宇宙中没有人类不知道的元素了呢？答案，就是原子发射光谱。
当一个原子，受到外界的强烈激发之后（比如，极高的温度），就可能从基态跃迁至激发态，然后再跳回基态—可以理解为某人先跳上了一个台阶，随后又跳了下来。在这个过程中，原子就会发出一些光来。而不同元素所发出的“光”的颜色也不同，这就是“焰色反应”，烟花就是因为焰色反应而呈现出各种各样的颜色。
当然，人类的眼睛只能看得到可见光，而原子发射的“光”，却往往和不同波长的很多光混在了一起，形成一个混合的光斑。本生（R.W.Bunsen）发明的光谱仪，就解决了这个问题：它能将原子发射出来的“光”分散开来，形成很多条彼此独立的、不同颜色的谱线。这些谱线，就被称之为“光谱”。也就是说，如果世界上存在一种人类尚未发现的元素，那它的原子发射光谱，应该和已知的所有元素截然不同。
如果我们能够把宇宙中的各种天体都取一点儿样品，放在原子发射光谱仪里来检测一遍，就能很笃定的证明，宇宙中没有尚未发现的元素啦。然而这个假设当然没法实现，人类的航天技术还没到那个程度。不过人类可以利用另一个现象来完成这个工作，那就是恒星所发出的辐射。
我们最熟悉的恒星是太阳，它所发出的光芒，是地球上一切生命的根本来源。而这些光芒则来自于核聚变产生的巨大热量，这些高温让太阳上的原子被激发而发射出激发光谱。我们就可以通过天文望远镜，观察这些恒星所发出的光谱，查找其中有没有未知的谱线—如果有的话，那就意味着有新的元素存在。
1868年8月18日，法国天文学家让桑就在印度观察了日全食，并利用这个难得的机会，通过分光镜发现日珥中有一条未曾见过的新谱线，从而发现了一种新的元素。这种元素后来就被定名为氦——当然，人类后来发现，地球上也有不少的氦元素呢。
遗憾的是，直到今天，人类也没有再从宇宙中能够观测到的恒星里，找到新的元素;事实上，连周期表都没有填满：人类在宇宙中，只找到了92种元素。至于那些人工合成的超重元素，或许是因为它们的寿命太短，都已经衰变殆尽了吧。
未来如何？
然而，上面所说的东西，都是建立在一些假说之上的。尽管这些假说目前看起来都还是挺可靠的，但毕竟不等同于真理，完全可能某一天就被推翻了。
事实上，目前就还真有两个捣蛋鬼，可能威胁这个理论的成立，那就是晤能量和暗物质。这两种东西既不会发射电磁波，也不会吸收电磁波，因而人类目前所有的化学元素检测手段，对它们都是无效的。而通过它们的质量效应，又证明它们的确是客观存在的。因此，倘若说晤物质中藏有某个人类还没有发现的元素，虽然可能性很小，但也没法完全排除。
所以，本文开头的问题，要这么表达才更严谨：
在人类目前的科学技术水平上，宇宙中不存在人类尚未发现的新元素，所有的元素都是已知的;但在遥远的未来，或者在不太遥远的明天，这个结论，也完全可能被新的科技发现、发明所推翻。
或许，推翻这个结论的人，就是正在看書的你呢？
宇宙之中，存在着太多太多人类不知道的秘密。然而，如果我告诉你，宇、宙之中，含有的所有化学元素，都已经被我们人类搞清楚了，你相信吗？
元素何来？
通常认为，宇宙起源于一次巨大的爆炸，从爆炸中逐渐诞生出了恒星、行星，包括我们的地球;而地球上的万物，经过极其漫长的演化而诞生。
如果这个假说是正确的，那我们就、可以得到一个推论：组成宇宙万物的所有元素，都来自于同一场大爆炸;也可以说，所有的恒星、行星、彗星和各种星际间的物质，或多或少都有“亲戚关系”。
而让人类认清这种“亲戚关系”的本质的，就是门捷列夫的元素周期表了。元素周期表的排列逻辑非常简单：按照原子序数从小到大，从第1号元素（氢），一直排到目前人类发现的第118号元素（），原子序数每增加1个，则得到一种新的元素。
原子序数，就直接等于原子中的质子数，所以这个数字一定是一个自然数：一个原子中不可能存在“2.5”“3.8”个质子，所以在周期表中，一个元素和另一个元素之间，当然不能再插入第三个元素。人类目前已知的第1号到第118号元素之内，不可能有第119个元素存在。倘若宇宙中还存在着这118个元素之外的元素，那该元素的原子序数一定要大于118。
这里有一个隐藏的假设：以人类目前的化学知识而言，原子的序数大到一定程度（比如90之后），元素就开始变得非常不稳定了。理由也并不复杂：这么多个带有正电荷的质子拥挤在原子核里，彼此之间的排斥作用非常明显，所以具有强烈的衰变倾向，半衰期往往非常非常的短—比如，第115号元素摸，半衰期仅有100毫秒（100毫秒之后，你手里的镆元素元素就只剩下一半了）。如果在118号元素之外，还存在其他元素，这个元素的“寿命”一定会更加短暂—在人类诞生并有能力思考这个问题之前，早就衰变殆尽，一个原子也不会留下啦。
当然，对于这个假设，目前仍存在争议：一些化学家认为，在周期表未知的领域里，有一个所谓的“稳定岛”，那儿的元素，半衰期可以达到数万年之久，只不过人类还没发现这些元素而已。不过，哪怕“稳定岛”真的存在，恐怕也不够撑到地球形成、人类诞生的时间。
捕风捉影？
也许你会说：这些假说，不都还没有得到证实嘛，凭什么就能肯定，宇宙中没有人类不知道的元素了呢？答案，就是原子发射光谱。
当一个原子，受到外界的强烈激发之后（比如，极高的温度），就可能从基态跃迁至激发态，然后再跳回基态—可以理解为某人先跳上了一个台阶，随后又跳了下来。在这个过程中，原子就会发出一些光来。而不同元素所发出的“光”的颜色也不同，这就是“焰色反应”，烟花就是因为焰色反应而呈现出各种各样的颜色。
当然，人类的眼睛只能看得到可见光，而原子发射的“光”，却往往和不同波长的很多光混在了一起，形成一个混合的光斑。本生（R.W.Bunsen）发明的光谱仪，就解决了这个问题：它能将原子发射出来的“光”分散开来，形成很多条彼此独立的、不同颜色的谱线。这些谱线，就被称之为“光谱”。也就是说，如果世界上存在一种人类尚未发现的元素，那它的原子发射光谱，应该和已知的所有元素截然不同。
如果我们能够把宇宙中的各种天体都取一点儿样品，放在原子发射光谱仪里来检测一遍，就能很笃定的证明，宇宙中没有尚未发现的元素啦。然而这个假设当然没法实现，人类的航天技术还没到那个程度。不过人类可以利用另一个现象来完成这个工作，那就是恒星所发出的辐射。
我们最熟悉的恒星是太阳，它所发出的光芒，是地球上一切生命的根本来源。而这些光芒则来自于核聚变产生的巨大热量，这些高温让太阳上的原子被激发而发射出激发光谱。我们就可以通过天文望远镜，观察这些恒星所发出的光谱，查找其中有没有未知的谱线—如果有的话，那就意味着有新的元素存在。
1868年8月18日，法国天文学家让桑就在印度观察了日全食，并利用这个难得的机会，通过分光镜发现日珥中有一条未曾见过的新谱线，从而发现了一种新的元素。这种元素后来就被定名为氦——当然，人类后来发现，地球上也有不少的氦元素呢。
遗憾的是，直到今天，人类也没有再从宇宙中能够观测到的恒星里，找到新的元素;事实上，连周期表都没有填满：人类在宇宙中，只找到了92种元素。至于那些人工合成的超重元素，或许是因为它们的寿命太短，都已经衰变殆尽了吧。
未来如何？
然而，上面所说的东西，都是建立在一些假说之上的。尽管这些假说目前看起来都还是挺可靠的，但毕竟不等同于真理，完全可能某一天就被推翻了。
事实上，目前就还真有两个捣蛋鬼，可能威胁这个理论的成立，那就是晤能量和暗物质。这两种东西既不会发射电磁波，也不会吸收电磁波，因而人类目前所有的化学元素检测手段，对它们都是无效的。而通过它们的质量效应，又证明它们的确是客观存在的。因此，倘若说晤物质中藏有某个人类还没有发现的元素，虽然可能性很小，但也没法完全排除。
所以，本文开头的问题，要这么表达才更严谨：
在人类目前的科学技术水平上，宇宙中不存在人类尚未发现的新元素，所有的元素都是已知的;但在遥远的未来，或者在不太遥远的明天，这个结论，也完全可能被新的科技发现、发明所推翻。
或许，推翻这个结论的人，就是正在看書的你呢？