炼金术,即化学的中古时期、更具精神性的前身,其从业者曾有 俗语:“毁金比造金难。”黄金——纯金——在抗火、抗酸和抗锈方面表现出惊人的韧性。事实上,除了将它扔进太阳或火山,将它放在核反应堆里一段时间是你唯一能接近完全销毁它的机会。
因此,黄金如此令人着迷也就不足为奇了。数个世纪以来,来自中国、印度和欧洲的炼金术士们痴迷于将贱金属(特别是铅)转化为黄金。他们试图通过一种神话般的物质——“贤者之石”——来完成这项任务,但毫无成功。他们的技术早已被归入伪科学的范畴,与他们许多关于世界的假设一样,但炼金术士们或许抓住了某些本质。
他们确实是正确的,铅可以变成黄金——即使他们对如何做到这一点完全错了。现在,现代科学的进步远远超出了炼金术士们最狂野的梦想。
追求黄金
核嬗变最著名的故事之一发生在 20 世纪 70 年代,当时核化学家、诺贝尔奖得主格伦·西博格(Glenn Seaborg)与同事沃尔特·洛夫兰(Walt Loveland)和当时的在读研究生戴夫·莫里西(Dave Morrissey)在 劳伦斯伯克利国家实验室工作。科学家们使用一种超重离子直线加速器,以相对论速度用重达铀的离子轰击原子。“我们轰击的对象中有铅-208,”洛夫兰说。
将离子加速到接近光速,使他们能够研究核反应机制。“我们会测量产物,主要关注产额,”洛夫兰说。其中一些产额是金。“这都是相对常规的操作。然后西博格说,‘嘿,看看这个——你正在把铅变成金,实现了炼金术士的梦想反应。’”他建议莫里西就这项研究写一篇论文,并在即将举行的迈阿密美国化学学会年会上发表。
“当我报告这件事时,确实引起了轰动……但这件事并不特别难或独特,”莫里西说。“几乎任何元素都可以通过各种核反应转化为附近的其他元素。”
与此同时,西博格也在做他自己的“炼金术”;他正忙于将核研究领域的一件寻常事件转化为一个轰动一时的新闻。“西博格是个高明的媒体操纵者,”洛夫兰说。“他从‘炼金术士的梦想’这个想法中获得了大量宣传。”许多记者,如同过去的炼金术士一样,对人类能够创造黄金并致富的前景感到兴奋,纷纷联系他。
这个故事本可以继续升温,但却遭遇了一些政治阻力。这项实验引起了威斯康星州参议员威廉·普罗克斯迈尔(William Proxmire)的注意,他喜欢嘲讽那些浪费纳税人钱的公务员。当时,通过这种方式制造黄金绝不具有成本效益。“……运行加速器每小时大约要花费 5000 美元,”洛夫兰说,于是他们放弃了。
实际的可能性
这远非人类第一次制造黄金——无论是故意的还是意外的。伯克利实验室的马修·内尔齐格(Matthew Nerzig)解释说,在西博格的实验之前,放射性金同位素已经在粒子加速器中制造了几十年。 1937 年,物理学家、诺贝尔奖得主埃德·麦克米兰(Ed McMillan)使用回旋加速器——一种早期粒子加速器模型——的氘核束,制造了第一批人工金同位素。 氘核是氢的稳定同位素,由一个质子和一个中子组成;它们通常用作粒子加速器中的弹药。
当然,核研究本身常常是一个转化过程,有时也是创造过程。例如,周期表上最重的 26 种元素,只能在实验室中观察到——这是聪明人类直接创造它们之后的结果。洛夫兰说,目前正在努力制造第 119 号和第 120 号元素。而对宇宙中最奇异特征的研究,比如可能位于中子星核心的夸克-胶子等离子体,需要科学家们首先在粒子加速器中制造它们。
在炼金术的全盛时期,人们对其实际可能性既有希望也有担忧。毕竟,一个能够将普通金属变成黄金的国家,大概能够非常容易地让自己变得非常富有。 艾萨克·牛顿,也许是历史上最著名的炼金术士,据报道非常担心炼金术的公众认知,并且从未在他的 已发表著作中明确写过它。
但洛夫兰说,虽然核科学有实际用途,包括制造核武器和核医学,但如今绝大多数工作纯粹集中在更好地理解核反应机制上。(牛顿和我们其他人都可以带着这种知识安心。)














