9.原子和时间的关系

在这个世界上没有比时间更好理解又更难理解的概念了。在芬兰有句话是这么讲的：“世界上再也没有比时间更奇妙、更复杂、更难克服的东西了。”公元前四世纪亚里士多德说过，时间是我们周围自然界里一切莫名其妙的事物当中最莫名其妙的，因为谁也不知道时间是什么，谁也无法控制它。

文化刚出现萌芽，时间与世界末日的思想也就诞生了，人类幻想过，大自然是如何创造出来的，地球、行星与别的星体的年龄问题，太阳在天空能发多久的光。

从古波斯流传下来的说法是，地球的存在时间是1.2万年。

巴比伦的星占学家推算后说，天体已经很老了，大概有200万年以上了。

上千年以来，人类一直在思考着有关时间的问题，慢慢地，人们开始采用精确一些的方法取代远古时期星占学家的观点和预言，猜测着地球的年龄。

第一位计算地球到底有多大的，是出生于1715年的伽利略，第二位是开尔文，1862年依据地球冷却理论自地球冷却时起算，求出地球存在了4000万年，在那个年代这个数字还是让人们有些无法接受的。

随后又采用地质学方法求地球存在了多长时间。瑞士、英国、俄国和美国的地质学家联系到自然界沉积的岩层足有100多千米的事实，他们想通过计算多长时间才能形成这么厚的岩层而间接来求地球的年龄。

由于一年被河水从陆地带走的物质少说也得有1000万吨，推算下来平均每25年陆地就要降低一米。地质学家联想到流水和冰川的作用，又考虑到了陆地和海洋的沉积物与冰川黏土，认为地球运转了不下4000万年。1899年约翰·乔利求出了地球的年龄，据他讲地球已经旋转了3亿年。

然而对于该结论无论物理学家还是化学家，甚至连地质学家本人也是持有异议的。

对陆地的破坏不是如约翰·乔利猜想的那样正常发生，与沉积同时发生的还有火山爆发、地震、山岳的凸起，这样一来，先前沉淀的沉积物不就又熔化并被冲走了吗？

约翰·乔利的计算结果无法让精益求精的科学家满意，他们想要借助一种钟表来测量已经流失的岁月，从而确定地球的年龄。

这回是化学家和物理学家接替地质学家来计算了，他们终于找到了一种永恒旋转的、自始至终的；该钟表不是人工制成的，更没有发条，也用不着人启动。那它到底是什么呢？这个钟表就是放射性元素放射出的原子。

大家还记得吗？自然界处处都分布着放射性的原子，比如铀、钍、镭、钋、铜和其他的几十种元素的原子都是这样在人们意识不到但却长期参与放射过程的，而且放射的速度持续不变。前面我介绍过了，不管温度是高达几千摄氏度，还是温度低至零度，更不管压力有多大，都无法让它变快或者变慢。放射性元素的原子在大自然中展开的放射过程其速度一直保持不变，这是一般的方法根本无法改变的。

诚然，人类已经能借助仪器破坏原子并新造原子了，不过大自然目前还无法企及，因此重元素的放射速度在千百万年甚或几十亿年依然保持着原样。

不管在何时何地，铀、镭、钍的原子一直在地球的角角落落产生着放射现象，生成相当数量的气体氦原子和稳定的、不再衰变的铅原子。大自然中的氦和铅元素就是科学家借助的钟表，就这样人类认识了一直在运转的、世界标准的用于测量时间的仪器了。

这将是多么难以置信却不得不面对的事实，自然界分布着几百种不同原子的电磁系统。这些原子产生出能量，与此同时它们也发生着飞跃式的变化，由一种原子蜕化成了另一种原子：新生成的原子有些较稳定——明显地，它们衰变的时间很长，而以人类目前的知识和能力根本无法发现；另外一部分原子运动个几十亿年也会没有问题的，它们缓慢地释放着能量，放射过程较为复杂；一些原子仅存在了几年、几天甚至几小时，还有些原子的寿命不足几秒钟，更有甚者不足一秒钟……

元素严格遵守原子系统衰变的规律，它们分布在自然界的每个角落，而它们数量的多少受时间的影响较大，时间让元素布满自然界。让宇宙复杂起来了，让地球充满生机和活力。

自然界就是这样慢慢地、永恒地运动；放射产生的重原子快速的消亡，另外一些原子在α射线的影响下出现了放射现象，生成一些稳定的原子填补那些死掉的原子的空缺，放射过程发展到最后就出现了一些非放射性的元素并日积月累着。

时下人们了解到太阳系的大部分元素不受α射线的影响：90%分布在地球表面的元素，其原子中的电子数量为偶数或为4的倍数，即它们抵御γ射线和宇宙射线破坏的能力很强。它们当中稳定性强的、构造不是很复杂的且牢靠密实的那些元素组成了无机世界，不太稳定的（如钾和铷）则在人类的生活中发挥着作用，因为它们的放射特性能协助有机体开展争取生存的斗争。但是快速放射出的元素（氡、镭）不仅不利于有机体的生命，反而有于它们害。一些星体的放射过程正在进行，比如现在已经不稳定的太阳。星云上的放射过程开始不久，那些光线不好的天体，它们的放射过程却在不断减速，近乎终止，时间影响着自然界所有元素的成分、特性和相互间的关系。

物理学家和化学家测算过，1000克的铀在一亿年可衰变出13克的铅和2克的氦气。

那么20亿年过后，衰变出的铅就达到了225克，即有四分之一的铀在衰变中成了铅，同时又会在放射过程中产生35克氦气，不过放射过程一直在持续。40亿年后累积起来的铅就会接近400克，而产生的氦气却达到了60克，然而衰变前的铀仅剩一半了，即500克。

大家跟着我继续推算：如果地球存在的时间不是40亿年而是1000亿年，到了那个时候铀几乎放射完了，也就是说全部衰变为了铅和氦气。这意味着未来地球上的铀将会彻底消失，而宇宙中将到处都是很重的铅原子，空气里更是到处充斥着太阳的气体，即氦气。

靠着上面这些数据，最近几年地球化学家和地球物理学家编纂出了地质演变史年表。

把铀的放射过程当作钟表（下图），多数观点认为地球的年龄超过了三四十亿年，即大概在三四十亿年前，太阳系的众多行星，包括地球就与宇宙的历史分离了而建立起了自身的发展史。

地壳大概形成于20多亿年之前，它是地球发展史上的重要一环，之后地球的地质史就开篇了。自从地球出现生物至今，过去了10亿年左右。约在5亿年之前，有名的寒武纪蓝色黏土层就在圣彼得堡近旁沉积起来了。

地质史有四分之三写的都是它的第一个发展阶段，在这段时间，大量熔化的物质多次从地下升上地面，损坏了地球表层已存在的固体薄膜。熔掉的物质升到地球表面，灼热的气体和溶液渗到它的里面，地壳上出现了皱褶，隆出后形成了山脉。苏联的地球化学家和地质学家经过多年研究，掌握了一些地球上最为古老的山脉（如别洛莫里德坐落在卡累利阿、年龄最大的花岗岩位于加拿大的曼尼托巴州），这两处的山脉存在的时间约在1700000000年[4]。

随后有机世界进入了发展阶段。人们借助“地球的年龄表”可以了解不同的地质时代的沉积作用延续的时间长短。大概在5亿年前，加里东大山脉凸起于欧洲北部；乌拉尔山脉和天山山脉隆起于2亿～3亿年之前，恰在此时，最后一轮的高加索火山的激性爆发也终止了，而此时喜马拉雅山也形成了。

下面我们再来说说史前时代：冰川时代出现在100万年以前，人出现的时间在80万年以前，冰川时代的最后一期结束于2.5万年前，埃及和巴比伦文明出现于公元前1000-8000年前，1950年前有了我们的纪元（上图）。

科学家想要让他们的钟表精准运转，就得花好多年来修整。测定时间的方法也终于找到了。人类有幸解开了一个关于时间的谜团，不用说，用不了多久化学家随便见到一个石头都能给出它的年龄，也就是可精准测出它形成了多久。

人们不再相信化学家预言的原子不可变这样的话了，而相信一切都在运动、都在变，一切均在破坏和重造之中，有死亡的，也有新生的，以上就是站在时间角度来看待世界化学作用的历史发展。况且人类也可将原子的死亡作为了解世界的视角，将其作为测量时间的一种标尺。