無(wú)孔不入

丁新

三個(gè)問(wèn)題

一群潔白的鴿子在你的頭上飛翔，忽然有一只鴿子落到了你的肩上。你馬上輕輕地把它捧著，喂了它一些東西。你在把它放走以前，心想以后是不是還可能見(jiàn)到它，那末，你將做些什么呢？一一在它的腳上縛上一個(gè)小環(huán)作為標(biāo)記。是的，這是一個(gè)好辦法，以后你只要看看鴿子有沒(méi)有這個(gè)小環(huán)，你就可以斷定是不是你的“老相識(shí)”了。

有人在你面前放著一杯清水，問(wèn)你：你再拿一滴水來(lái)，把它滴入杯子中去，如果不攪動(dòng)，這滴水需要多久才能分布到整個(gè)杯子里面呢？──你大約稍加思索一下，就會(huì)回答：可以在這一滴水中加入一些顏色作為標(biāo)記，觀察顏色在杯中散布的情況，就可以知道滴入的水在杯中散布的速度和途徑了。

但是，現(xiàn)在還有一個(gè)問(wèn)題你是不是能夠回答？我們想要知道吃下去的鹽中的鈉要經(jīng)過(guò)多少時(shí)間才能排出體外，怎么辦呢？在鹽中加些顏色作為標(biāo)記嗎？這不行，因?yàn)轭伭虾褪雏}進(jìn)入人體后會(huì)各自分離開(kāi)來(lái)，何況人體中本來(lái)就有相當(dāng)多的鈉，新吃下去的鹽中的鈉會(huì)同人體中原有的鈉混合在一起而無(wú)法辨認(rèn)出來(lái)。

這是一個(gè)困難的問(wèn)題。老實(shí)說(shuō)，從前就是專(zhuān)門(mén)的學(xué)者也很難回答。只是到了現(xiàn)在，人們利用了一種物質(zhì)以后，才順利地解決了。我們現(xiàn)在已經(jīng)知道，一個(gè)人吃下去的食鹽中的鈉，十分鐘以后就開(kāi)始排出體外。

這是什么物質(zhì)呢？它為什么能夠有這樣奇妙的作用呢？這物質(zhì)就是放射性同位素。

什么是放射性同位素？

我們知道，任何元素都是由許許多多的原子構(gòu)成的，而每個(gè)原子又都由一個(gè)帶有陽(yáng)電荷的原子核和圍繞原子核旋轉(zhuǎn)的一定數(shù)量的帶有陰電荷的電子組成。原子核為什么帶有陽(yáng)電荷呢？這是因?yàn)樵谠雍酥虚g，除出不帶電荷的中子以外，還存在著帶陽(yáng)電荷的質(zhì)子。有的原子核的質(zhì)子數(shù)目多些，有的少些，因此也就出現(xiàn)了各種性質(zhì)不同的元素，如氮原子核只有一個(gè)質(zhì)子，氧原子核有八個(gè)質(zhì)子。

在同一種元素的原子核里，質(zhì)子的數(shù)目是相同的，但是中子的數(shù)目可以不同，有的多些，有的少些。這些質(zhì)子數(shù)目相同而中子數(shù)目不同的原子，就稱(chēng)為“同位素”。普通元素大多數(shù)是兩種或兩種以上的同位素的混合體，例如天然鈾，是幾種同位素（鈾238，鈾235，鈾234）的混和體。這些同位素的化學(xué)性質(zhì)是相同的。

有些同位素是很穩(wěn)定的，但是也有些同位素，具有一種特殊的不穩(wěn)定的性質(zhì)，它們能夠逐漸地自發(fā)地蛻變、分裂，同時(shí)不斷放出一定能量的射線。這種現(xiàn)象稱(chēng)為放射性。夜光表所以能夠不斷發(fā)光，就是因?yàn)楸肀P(pán)上和指針上涂有放射性物質(zhì)和發(fā)光物質(zhì)混合起來(lái)的涂料。具有放射性現(xiàn)象的同位素，就叫做“放射性同位素”。

“路標(biāo)”

放射性同位素既然和本元素具有同樣的性質(zhì)，它就能夠和本元素一樣參與各種化學(xué)變化。同時(shí)，放射性同位素又能放出射線，這些射線人眼雖然看不出來(lái)，但是用適當(dāng)?shù)奶綔y(cè)器（計(jì)數(shù)器），就很容易辨認(rèn)出來(lái)。所以當(dāng)人吃下放射性鈉的食鹽以后，我們就可以用計(jì)數(shù)器檢查他的排泄物（尿、汗）是不是有放射性而斷定食鹽中的鈉何時(shí)排出體外了。

這就是說(shuō)，正如我們?cè)谇懊嫣岬接眯…h(huán)和顏色作為標(biāo)記一樣，放射性同位素也可以成為一種特殊的標(biāo)記，它在任何時(shí)候都不會(huì)引起化學(xué)變化，而且很容易辨認(rèn)。這種用來(lái)指示物質(zhì)的蹤跡和運(yùn)動(dòng)的情形的放射性同位素，我們叫為“標(biāo)記原子”或“示蹤原子”。

但是放射性同位素的作用不僅如此而已。放射性同位素放出的射線，還能穿透物質(zhì)。特別是丙種射線，穿透能力最強(qiáng)，就是不太厚的鋼板和混凝土也能穿透過(guò)去。利用這種寶貴的特性，就可以為我們做許多以前無(wú)法想像的工作。

“這里漏水了！”

你可以想像得到，城市里的自來(lái)水管像蜘蛛網(wǎng)一樣埋在地下，如果什么地方漏了水，要把它檢查出來(lái)是多么麻煩??！這不像自來(lái)水龍頭漏水那么容易處理，只要一擰緊或者修理一下就可以了。但是現(xiàn)在偏偏是埋在地下的自來(lái)水管漏水，而且又是漏得很不少，——自來(lái)水公司的水表轉(zhuǎn)動(dòng)得異乎尋常的快。困難的問(wèn)題不是不好修理，而是不好發(fā)現(xiàn)什么地方漏水。有時(shí)就是派出許多人分頭去找也不一定能夠找

到。

但是，何不來(lái)依靠放射性同位素的幫助呢！你只要把放射性碘溶液溶解到水中，隨著水一起，放射性碘被分布到各處水管里。如果某一個(gè)地方的水管漏了水，放射性碘也便跟著一起喪失掉。計(jì)數(shù)器檢查出放射性強(qiáng)度顯著減少的地方，也就是漏水的地方——那時(shí)計(jì)數(shù)器的指針忽然從右向左轉(zhuǎn)動(dòng)，仿佛在說(shuō)：“這里漏水了！”

土豆為什么長(zhǎng)不多？

在菜園里長(zhǎng)著不少土豆，太陽(yáng)很充分，土豆的枝葉很茂盛。你以為這樣的土豆，收成一定很好的吧？其實(shí)不然，把成熟的土豆掘起來(lái)一看，長(zhǎng)得不多，產(chǎn)量不高。這是什么道理呢？人們一直無(wú)法揭露其中的奧秘。

現(xiàn)在，讓這樣的土豆吸收微量的放射性同位素（如磷32）來(lái)檢查一下吧！我們發(fā)現(xiàn)，這種同位素隨著土豆體內(nèi)的物質(zhì)移動(dòng)著，它大部分流到枝葉里去了。也就是說(shuō)，土豆葉子制造出來(lái)的有機(jī)物大部分流到枝條里去了，而向根部流得很慢很少。怪不得土豆長(zhǎng)不多了。如果土豆在陽(yáng)光不太強(qiáng)烈的地方生長(zhǎng)，收成就會(huì)增長(zhǎng)。

控制植物的生長(zhǎng)

放射性同位素不但可以檢查植物所吸收的養(yǎng)料是如何運(yùn)行和分布的，而且還可以利用它的射線來(lái)促進(jìn)或抑制植物的生長(zhǎng)，叫它長(zhǎng)得快些就快些，慢就慢些，甚至不要它長(zhǎng)位可以。例如把蠶豆豌豆或小麥大麥的種子浸在微量的放射性物質(zhì)溶液中一書(shū)夜再播種，就能長(zhǎng)得很好，產(chǎn)品提高了10－30％。受放射性物質(zhì)的射線照射過(guò)的喬麥，可以提早7－8天成熟收割。

我們有時(shí)會(huì)吃到味道不好的苦味的土豆，這是因?yàn)橥炼棺儔牧?。這不能全怪人們保藏土豆不小心，土豆實(shí)在太容易發(fā)芽、腐爛了?，F(xiàn)在我們用較多的放射性同位素鈷60來(lái)照射土豆。土豆經(jīng)過(guò)照射以后，萌芽的生機(jī)被扼殺了，就安全地過(guò)了冬，到第二年取出來(lái)仍然像剛從土里挖出來(lái)的一樣新鮮、多汁，營(yíng)養(yǎng)也一點(diǎn)沒(méi)有受到損失。

一些害蟲(chóng)經(jīng)過(guò)放射性物質(zhì)照射以后，成蟲(chóng)很容易失去生殖機(jī)能，幼蟲(chóng)喪失了發(fā)育能力，因此適度的放射線可以用來(lái)殺傷糧庫(kù)中的害蟲(chóng)，或者除去家畜的某些寄生蟲(chóng)，這比殺蟲(chóng)藥劑要深入而無(wú)毒性。

小孩的腫瘤消失了

我們來(lái)看看下面左方這張照片吧！小孩的臉上長(zhǎng)了一個(gè)大疙瘩，多痛苦呀，怪不得他咧著嘴哭了。這個(gè)大疙瘩是什么東西？這是過(guò)去難以醫(yī)治的血管瘤。血管上長(zhǎng)了腫瘤，愈來(lái)愈大，多討厭?。〉怯梅派湫粤讈?lái)治療，卻得到了很好的效果。右方一張照片就是治愈了的小孩。

放射性同位素為什么能夠治病呢？這是因?yàn)樗l(fā)出的射線，能夠穿透腫瘤，并抑制和破壞腫瘤的細(xì)胞。用它來(lái)治療腫瘤，比起我們所知道的用鐳來(lái)治療，非但價(jià)廉，而且治療器械的體積很小，有時(shí)可以直接放到某些器官的內(nèi)部，獲得較高的治療效果。

放射性同位素不但可以治療疾病，而且可以非常準(zhǔn)確地診斷疾病，例如我們用含有放射性鈉的生理鹽水由皮下注射到人體內(nèi)，用計(jì)數(shù)器探測(cè)放射性鈉達(dá)到腳掌的時(shí)間，如果循環(huán)正常，大約需要43秒；如果動(dòng)脈硬化，時(shí)間便要延長(zhǎng)，甚至可以達(dá)到105秒。就是在腦子內(nèi)長(zhǎng)了腫瘤，只要用放射性碘做成的一種溶液來(lái)檢查，就能夠在頭皮外邊測(cè)知腫瘤的位置，以便及時(shí)治療。

脂肪是如何消耗的？

放射性同位素在醫(yī)學(xué)研究方面的作用也非常大。借助于它，我們精確地知道了鈉在血液中從一只手運(yùn)行到另一只手的正常時(shí)間是17秒鐘。我們測(cè)量出人體內(nèi)含水的分量大約為體重的62—64％。更有趣的是，我們利用放射性同位素知道了動(dòng)物中的新陳代謝過(guò)程的詳細(xì)情況。如對(duì)脂肪的研究，我們過(guò)去只能從總體上了解脂肋的代謝過(guò)程，但是無(wú)法辨明其中哪些脂肪是新形成的，哪些是體中原有的。因而有人錯(cuò)誤地認(rèn)為：動(dòng)物中聚集的脂肪通常是儲(chǔ)而不用的，而只是當(dāng)動(dòng)物不能從食物中吸取到足夠數(shù)量的脂肪的時(shí)候，才開(kāi)始動(dòng)用這些“儲(chǔ)備脂肪”。只有利用標(biāo)記原子的方法，才發(fā)現(xiàn)這些聚集的脂肪是在不斷地更新著的，即使在非常饑餓的時(shí)候，動(dòng)物也并不直接消耗食物中的脂肪，而還是先把它聚集起來(lái)的。

地質(zhì)學(xué)的“時(shí)鐘”

地質(zhì)學(xué)家現(xiàn)在很肯定地說(shuō)：最早的陸地是在二十億年以前生成的，在五十億年以前，地球還沒(méi)有固體的外殼。

為什么地質(zhì)學(xué)家能夠這樣有把握地說(shuō)這些話呢？

要知道這也是靠了放射性同位素的幫助，原來(lái)，在自然界的各種各樣礦石中存在著放射性同位素。這些放射性同位素都按照自已的規(guī)律不斷地蛻變著，不受外界的任何影響。所以根據(jù)天然放射性同位素的蛻變規(guī)律和它在礦石中的含量，可以測(cè)定礦石的年齡。例如，鈾238經(jīng)過(guò)45億年才蛻變一半。它蛻變后生成的許多后代也是有放射性的，經(jīng)過(guò)一系列的放射性蛻變而變成鉛206。鉛206沒(méi)有放射性，所以就不再變下去了。所以，可以說(shuō)，在自然界中，鈾238在不斷地變成為鉛206?？茖W(xué)家計(jì)算出來(lái)：1000克鈾經(jīng)過(guò)一億年產(chǎn)生13克鉛，經(jīng)過(guò)20億年產(chǎn)生255克鉛。因此，分析出礦石中鈾和鉛236的含量，就可以計(jì)算出這個(gè)礦石是在多少年前形成的，從而也可推算出礦床和地層的年齡以及陸地形成的年代了。

“吹毛求疵”

一架巨大的起重機(jī)在把重物吊向高空的時(shí)候，它的吊鉤突然斷裂了。一架飛機(jī)在高速前進(jìn)的時(shí)候，它的螺旋槳的葉子板突然折斷了，發(fā)生這種事故的嚴(yán)重危臆性是完全可以想像的！

要避免這種事故，必須事先發(fā)現(xiàn)那些內(nèi)部有毛病、不合規(guī)格的零件。然而要檢查這些另件有沒(méi)有毛病，在過(guò)去是不很容易的。過(guò)去曾用X射線照相的辦法來(lái)檢查金屬另件，正如醫(yī)生給人們透視和照相來(lái)檢查身體健康一樣。X射線很容易穿透肌肉，但是穿透金屬不很方便，很多射線被金屬本身吸收了。所以X射線只能穿過(guò)很薄的不超過(guò)兩三厘米的金屬，大型部件就無(wú)法檢查。而且X射線的設(shè)備很復(fù)雜，很笨重，價(jià)錢(qián)既貴，使用起來(lái)也不方便。

某些放射性同位素放射出來(lái)的丙種射線的穿透力要比x射線強(qiáng)得多，因而能夠穿透很厚（5一30厘米）的金屬。因?yàn)樯渚€穿透力很強(qiáng)，一次可以檢查很多產(chǎn)品，操作也很簡(jiǎn)單：把要檢查的另件排列成圓圈，緊靠每個(gè)另件后面都放著一張用不透光的封套包裹起來(lái)的照相底片，然后在圓圈中間放上放射性物質(zhì)，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間再取走，底片受射線的照射而露光，沖洗后就可以從底片上的黑點(diǎn)和條紋，如道哪兒有砂眼或裂縫了，這樣的檢查非常嚴(yán)格，實(shí)在可以說(shuō)是“吹毛求疵”。

厚薄均勻

在生產(chǎn)玻璃紙和電影膠片這種極薄的東西的時(shí)候，一個(gè)很大的困難是怎樣使產(chǎn)品不厚不薄，合乎理想，放射性同位素不但可以嚴(yán)格檢查它們的厚薄程度如何，并且可以自動(dòng)調(diào)整和控制生產(chǎn)過(guò)程。——把放射性同位素放在正在軋壓的村料下面，而在材料上面放著計(jì)數(shù)器，計(jì)算透過(guò)材料的射線有多少。如果，材料厚了，射線被材料吸收多些，透過(guò)材料進(jìn)入計(jì)數(shù)器的射線就少些；如果材料薄了，射線被材料吸收少些，進(jìn)入計(jì)數(shù)器就多些。因?yàn)橛?jì)數(shù)器是聯(lián)在控制設(shè)備上的，所以就可以自動(dòng)調(diào)整生產(chǎn)設(shè)備，保持產(chǎn)品的正常厚度。因?yàn)橛?jì)數(shù)器非常精確靈敏，所以軋制出來(lái)的玻璃紙和電影膠片非常均勻，厚薄完全合乎規(guī)格。

放射性同位素具有一般元素的性質(zhì)，又具有穿透物質(zhì)的特性，既可以無(wú)孔不入，又可以“一呼即出”，隨時(shí)找到它的行蹤，因而在各種科學(xué)技術(shù)部門(mén)獲得了廣泛的應(yīng)用。放射性同位素的應(yīng)用，目前還處在開(kāi)始階段，上面所說(shuō)的也僅僅是幾個(gè)例子。我們可以預(yù)料，將來(lái)利用放射性同位素，將會(huì)像人們現(xiàn)在利用火那樣普遍而方便。