一、与核能“零距离”

看不到的世界

“核”是原子核的意思，原子核是什么呢？它是构成物质的微粒。科学家告诉我们物质是由分子构成，分子是由原子构成，原子是由原子核和核外带负电的电子构成；而再往下，原子核又是由带正电荷的质子和不带电的中子构成；再往下呢，还有夸克等等。没有哪个人可以很肯定地说，“哦！我找到了物质组成的最小单元。”因为这个问题就像问“宇宙的边界在哪里”一样没有答案，但科学家正在努力寻找物质组成的最小微粒。

通常我们把这些像分子、原子、质子、中子、电子、夸克等肉眼看不到的小粒子统称为微观粒子。现在发现和命名的微观粒子有很多很多，如中微子、玻色子、π介子、强子等等。别小看微观世界的这些粒子，它们平时看上去很文静，可是适当的时候它们爆发的能量却大得惊人。

静止而又运动着

看看我们身边的每一样东西，其实里面充满了微观粒子，肉眼看上去静止的宏观物质，组成它的粒子也是静止的吗？其实不然。

物理学中著名的布朗运动可以说明这一点。我们也可以来做个类似的布朗运动实验：把墨汁用水稀释后取出一滴放在显微镜下观察，可以看到悬浮在液体中的小碳粒不停地做无规则的运动，而且碳粒越小，这种运动越明显。因为大量的液体分子不停地做运动，就会碰撞墨汁的碳微粒，使得碳微粒不停地运动。这就好比在十分拥挤的人群里，人群中的一个人会被推来推去一样。这些悬浮颗粒的无规则运动叫布朗运动，只不过当时布朗用的是花粉颗粒。布朗运动可以间接反映组成物质的分子在不停地做杂乱无章的运动。

物质有固体、液体、气体三种形态，分子之间的距离从固体到气体依次增大。气体可以到处飘，可以认为是分子运动的结果，液体的流动也可以解释为分子的运动，而固体呢？既不能飘也不能流。为什么物质分子都在不停运动但是不同形态有不同的运动结果呢？

原来组成物质的分子与分子之间存在相互作用力，这种力量很奇妙，当分子间距离大到一定时，作用力就非常小了；当减小距离，分子间就有相互的吸引力，这个力量使得物质分子不易脱离物质这个整体，而且距离较小分子就越不能挣脱，所以固体没有液体容易形变。这个道理就好比一群人站得很开，人与人之间没有约束，其中一个人就可以到处运动；而让这群人手牵手，那么其中一个人只能在一定范围内运动；如果叫这群人紧紧地抱成一团，那这个人就几乎不能动弹了。

显微镜下的花粉分子(www.daowen.com)

这样看来物质本身是有能量的，起码有分子运动所具有的动能和相互吸引所具有的势能。我们知道物质从固体到液体到气体都与热量和温度有关，这正反映出能量的关系，分子吸收热能转化成自己的动能，运动剧烈就可以克服分子束缚由固体变成液体，或从液体变成气体了。也就是说，分子与分子想分开就需要能量，反之，当减小分子间的距离使物质从气体变到液态或固态，这个过程就可以释放能量。在冬天我们经常看到，室内的水蒸气与较冷的窗玻璃接触，水蒸气的能量以热量的形式释放并被玻璃吸收，气态的水就成了窗玻璃上的水滴了。物质分子分开和压紧引起的物质状态变化包含着能量的转变。

分分合合中的能量

分子间的微观关系让我们浮想联翩，其实有更多的微观关系也是类似的。

氢分子

譬如说组成分子的原子与原子的关系，我们也可以通过某种方式打开每一个组成物质的分子再形成另一种物质。打开分子，这同克服分子间的作用力一样需要能量去打开化学键，即连接原子与原子之间的相互作用力。一般我们把这样的实现归为化学学科的知识，如把水分解成氢气和氧气的化学过程，打开化学键需要额外的能量，像之前提到的电解水、光解水，但是反之，让氢气和氧气结合生成水的同时也给我们带来足够的热能。

一般情况下，一种原子定性是通过看原子核具有多少个质子，比如说氢的原子核里面有1个质子，那么有1个质子的原子就叫氢子。我们知道原子核是由质子和中子构成，这样就可能出现质子数相同但中子数不同的原子，如自然界存在只有1个质子的氢，也有1个质子1个中子的氢，还有1个质子2个中子的氢，为了区别它们就叫做氢的同位素，并分别给它们取名为氢、氘、氚。

原来人们从来没有想到过要不要把这些固定质子数的原子核拿来分或合，比如说用两个氢原子核合成一个氦原子核，或者把一个氦原子核分成两个氢原子核。那是因为在自然界中这样发生的具体实例几乎没有，也许它只能这样存在吧。

我们知道科学研究离不开科学事实，水随温度的状态变化让我们研究出了液化、气化和凝固等科学规律；物质燃烧等现象让我们得到分子合成可以释放能量。没有科学事实无从入手。直到有一天放射性现象的发现才打开了探索原子奥秘的大门。的确，原子核可以打开或是重组，虽然条件很苛刻，但是人们还是把它实现了。而且更让我们惊讶的是，这样分分合合中的能量远比通过改变分子间距实现状态变化中的能量和打开分子重组的化学反应中的能量大很多很多，后来我们把原子核变化过程中释放的能量就叫做“核能”。

把上面关于分分合合的理论用科学家的话来表述就是：任何两个物体吸引在一起时都要释放能量，而且吸引力越强，释放的能量就越多。反之，分开就需要能量。