总之，20世纪进入量子力学时代，人们的视野扩大了许多，物理学研究的对象可以说从几乎只有鼻子下的那么一点区域扩大到：从小到空间尺度为10＾（-17）米的亚核世界，直至大到150亿光年（1.439×10＾27米)的整个宇宙进行研究。物理学的观念也从经典物理转变到量子力学的观念来了。
　　从现代物质科学知识可知，物质具有复杂的层次结构，较低层次的粒子是通过相互作用力结合为较高的层次。物质科学也正在将最高层次的物质不断地一层一层地还原为更低层次的，也就是更微观层次的微粒及它们之间的相互作用力。希望能就此一直分解下去，直至找到最终的不可再分割的最基本的粒子及其基本相互作用力。

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日期：2010-01-31　09:24:30

　　直到19世纪结束时，人类对粒子能量的使用还仅仅停留在最多能利用原子与原子之间的结合能量。譬如在燃烧之类的化学反应中获得几个电子伏特的低能量。当时也确实一直以为1803年道尔顿发现的原子就是物质最小的单位了。1919年卢瑟福利用α粒子去轰击氮原子核，发现了质子是原子核的组成部分。α粒子是具有几百万电子伏特能量的粒子。

　　1932年法国物理学家居里夫人及其女儿、女婿约里奥•居里夫妇用来自铍的α粒子轰击石腊，打出质子，但很可惜的是他们与该微粒见了面又不相识；明明已经获得这种大能量的粒子，又白白放过了这次发现中子的大好机会。后来中子也就是在当年被英国物理学家查德威克认定的。在中子的发现过程，运用了能量守恒定律和动量守恒定律，也就是说在微粒子世界中再次证明了这两个定律的普遍适用性。

　　根据质能方程的结论，铀原子核裂变成两个小原子核时，由于极小的一点质量损失，释放出了巨大的能量。依据这个道理，1939年哈恩发现了铀核裂变，接着终于研制出了原子丨弹丨。
　　在所有原子核反应过程中，都严格遵守着电荷守恒定律、能量守恒定律、动量守恒定律及质量守恒定律。反过来说，这一系列来自于经典力学理论的定律，在微观世界的研究中，具体来说在核反应中，仍然是主要的理论依据。
　　人类进入原子核内部，是从1899年汤姆逊发现电子开始的，1913年玻尔提出了原子理论，对卢瑟福的原子行星模型进行了原子模型的改进。
　　在对原子核内部力的研究中发现核力是一种极强大的短程力，在原子核内质子之间的正电荷间具有很大的斥力，而这时核力必须是比电磁力大得多的吸引力，它不仅要抵消掉质子之间的斥力，还需要将核里面的质子、中子全都吸引在一起。但是又发现一旦质子和中子的距离达到10＾（-15）米数量级时，核力已变得非常小了，所以它又是一种短程力。

　　根据质能关系式：E=MC＾2我们可以看出来物体的总能量和它的质量成正比，但是两者之间有着一个很大的比例常数——C＾2，即光速的平方。质能方程式将一定的质量与一定的能量之间很严格的用数量关系维系在了一起，说明了它们之间相互对应的数量关系。但是在现代物理的观点中，认为质能方程所揭示的仅仅是它们之间相关联的数量关系，而并不是指它们之间可以相互转化，也就是说该方程并不意味着质量与能量具有一样的物理意义！

　　在核能的具体研究过程中，发现了这么一个普遍的规律，那就是原子核的质量亏损问题——原子核的质量总是比组成它的所有核子的质量总和要略小一些。而正是根据这微弱的一点质量差△M，人们算出来该原子核的结合能△E=△MC＾2。 我们对原子核能的利用，就是设法利用这部分△E——结合能之间的差异。例如我们可以从一克铀的裂变中得到相当于约2.5吨煤燃烧时的能量。

　　根据计算，质量数为50~60的原子核的平均结合能最大，约为8.6mev。而质量数较小的轻核。及质量数较大的重核平均结合能都相对较小。例如铀约为7.6mev。这样人们就可以采用将重核铀分裂的方法，也就是用核裂变反应来获取原子能。具体来举例有：原子反应堆或原子丨弹丨。另外也可以采取将轻核聚变的方法来获取原子能，具体的例子是氢弹；极为遗憾的是目前人类还没有能力掌握受控核聚变。而这也是20世纪物理学所遗留下来的重大课题之一。

　　虽然人们已经计算出用7克氢核燃料核聚变时就能产生相当于6吨煤的能量，更尤其是氢核燃料是可以从海水中提取到的用之不尽的燃料，这对面临能源危机的人类来说有着多大的诱惑力；并且它对人类和环境的危害也只是现在所用的能源所造成危害的1%。但是受控核聚变要从理论上的成功，转化为进入实际应用阶段却并非易事。首先需要建造起能承受得起1亿度高温的熔炉；如今这么高的温度还仅仅在恒星中能找到，也就是说仅是天上有、人间还没有。

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日期：2010-02-01　09:31:26

　　质能关系式到底告诉了我们什么？它告诉我们自然界物质中质量与能量两者固定不变的配比关系。就是在这个质能关系下，19世纪时，人们仅仅能从燃烧中取得原子之间的几个电子伏的那么一点结合能。它告诉我们这仅仅是一点微不足道的一丁点儿能量，物质中蕴藏的绝大部分能量我们还远远没有应用上，那是因为我们还没有办法将它们释放出来。这些能量正躲藏在比原子还小的微粒中。那时候人们误以为的“基本粒子”，现在早已发现是由更小的粒子组成。原子核是被具有几百万电子伏能量的α粒子轰开的。

　　那么在原子核内的质子及中子间的释放能量的过程中，我们又获得了多少能量呢？答案告诉我们：仍然是很少的。这里有两个原因，一个是我们仅仅是获取了不同种的原子核变迁时，能量的差异的那么一小部分。而大部分能量依然存在于新生成的原子核中没有释放出来。
　　另外一个更主要的原因 ，是原子核中质子、中子的相互作用力也仅占该物质所有能量的一小部分，估计至多占到千分之几。这从前面说到过的原子核的质量仅比组成它的所有核子的质量总和略小一些就不难看出来。由于这部分质量差只占总质量的千分之几，所以就是将所有原子核全部轰开，全变成质子、中子的话，我们也就仅仅取得了总能量的千分之几。当然也不能小观这点能量，它已经比原子之间的能量大了几十万倍。

　　那么，我们用更高的能量去轰击质子、中子以至夸克是不是能够获得逐阶小的粒子呢？应该说那是必然的结果。这也就意味着我们获得了比核能更高层次、更巨大的能量。其实在宇宙中，我们已观察到了恒星中的能量就是原子核能级的。但是在超新星的叹为观止的爆炸中，我们观察到它们的亮度差不多具有比整个星系还要亮100倍的亮度；说明超新星的能量已远远超过了核能。那么这未知的能量只能来源于比中子还要小的微粒之间的结合力。

　　更尤其是那遥远的类星体，竟然有着1000个银河系那么强的光。它的能量更不是核能所能比拟的，那也只能推断这能量是来源于更小的粒子。它甚至比供给中子星爆炸能量的粒子还要小。
　　另外自然界提供给我们的宇宙粒子向我们展示了什么？它们也给了我们同样的答案。在电磁波波段，最高端的γ粒子才具有1Mev(10＾6ev)的能量，这已经是正常可见光的25万倍的能量。而宇宙中低能量的次级粒子就具有10＾10ev的能量；比把原子核结合在一起的那百万电子伏的能量至少要大一千倍。而高能量的初级宇宙射线粒子，能量更是高达至少在10＾19ev以上。

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日期：2010-02-02　11:48:24