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触摸原子:美国科学摄影师带你领略纳米世界

时间:2023-08-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:她将手摸进了外套,停在了心脏的位置。“这么说起来,你也拍到过原子啦?”原来不管到了哪里,变成什么样子,外婆只是从原子组成的一个家,搬到了另一个家而已。[1] 原型是美国著名的科学图像摄影师菲利斯·弗兰克尔,她对纳米世界的拍摄十分着迷。[2] 原子力显微镜,一种纳米级高分辨的扫描探针显微镜。

触摸原子:美国科学摄影师带你领略纳米世界

星星躺在山坡上,云朵晃晃悠悠,在天空的球幕上慢慢勾勒出金鱼大象钢笔小姐让她等在这里,“晚点会来接你,带你去几个好地方,不过我得先去拿车。”说完她就消失在通往小镇的小径上。现在,只有星星和那件东西待在一起了。

她将手摸进了外套,停在了心脏的位置。那件东西就藏在一只缝得很深的口袋里。她小心翼翼地取出来,犹豫着掀开一块蓝色丝绒做成的手帕。一簇黑白相间的头发正带着体温,躺在花瓣一般柔软的丝绒之上。

“外婆……”轻风濡湿了星星的眼眶。那个晚上,外婆被白色的棉被掩盖,微凉的氧气不断地注入她的血脉,床头放着一只红彤彤的苹果。几天后,妈妈将手帕递给她,“以后要好好保管这些头发,这是外婆最后留下的东西。”从妈妈的脸上,星星看到了她的哀伤。

送走外婆的那个早上,妈妈在海边对星星说过的话,此刻又回响起来:“小星星,现在的你可以相信外婆去了老人星,但等你长大一些,你就会相信别的东西。”海风吹拂着,将所有人拥入怀中。“什么东西呢?”星星想要张口去问,但是每个人看起来都是那么悲伤。

“外婆真的像爸爸说的那样,去了老人星吗?”昨天告别乌鸦先生后,星星对钢笔小姐说出了心事。

“小星星,既然你这么问……”她抚摩星星的背脊,俯下身,低声答道,“外婆已经变成了尘埃。不要难过,变成了尘埃也还是带着外婆的讯息啊。”

现在,星星捧着这些不会呼吸的发丝,恍然大悟,外婆没有去往那颗遥远的星星,那不过是喜欢幻想的爸爸为自己编织的又一个童话。可是钢笔小姐说,外婆的故事还远远没有结束呢。“留在小镇上吧,小星星,”她的发丝在半空飘舞,“记得外婆说过的话吗?你们还会相逢很多次的。”

空中的“金鱼”甩着尾巴,“大象”扇动耳朵,面对面行进,直到相遇在地平线上。等分开的时候,从那里走出了一位背着相机的女士[1]。“你好。”那人热情洋溢地打了个招呼,随后弯下腰,几乎整个贴伏在草皮上,端起镜头,好像那里发生了什么趣事。

“你在拍什么?‘相机小姐’。”星星将手帕放回口袋,用手掌轻轻抹去沾在裤袋上的枯草的碎末。

“你看,那两朵挨在一块儿的花,在这么个大晴天,它们正在拼命利用二氧化碳和阳光合成糖分呢,整个过程会反射出红外线,”相机小姐站起身,整理着那头蒲公英般散开的短发,“只要对相机稍加改造,就能把这个状态拍下来。这些肉眼看不见的世界往往是最迷人的。”

星星凑上前去。她慷慨地递来相机。“这张,还有这张,这些红外线下看起来粉红色的花,其实是黄色的,它们都在活跃地生长。”她解释说。

“咦,这张是什么?”

“哦,那天我正在炒一盘五颜六色的辣椒,被它们在锅盖下方凝结而成的雾气图案迷住了。”

“这张呢?”

“一块3厘米长的玛瑙被放大了1万倍。”

“这个呢?”

“杀死了许多人的冠状病毒。”

“那么这张呢?”星星被一张紫色的照片深深吸引。上面是一座倒置在底座上的小型金字塔

相机小姐合上镜头盖,坐到草地上,说道:“那是一台显微镜[2]的部件。”

“我家里也有显微镜,妈妈指着玻璃片上的洋葱瓣儿,让我对准镜筒看,她说那层毛毯一样的东西是一个个细胞组合起来的。”

“相比你的那台,这台显微镜厉害多了,它能看到原子。要知道,如果一个原子有弹珠那么大,你的拳头就该和地球差不多大——原子比细胞小太多了。”

星星吐了吐舌头。

“一位古罗马人就猜测万物都是由这些小东西组装起来的[3],但是,这个想法直到1000多年后的19世纪初才开始有人相信,”相机小姐滑动着液晶屏,一张张来自微小世界的图像浮现在指尖,“先是有植物学家发现,不管是花粉的细胞器,还是化石的粉尘,在完全平静的水面上,都可以自动‘游走’;又过了好几十年,爱因斯坦推测这是因为水分子里的原子在永不停息地轰击这些粒子[4]。难以想象,就在那儿,那座山石的内部也在发生这样激烈的战斗。”(www.xing528.com)

星星顺着相机小姐手指的方向看去,是一座神秘的山谷,两边遍布着巨型鹅卵石似的胖胖圆圆的山头。

星星想了想说:“那么显微镜,你说很厉害的那个,真的能看到那么小的原子吗?”

“其实并不是‘看到’原子,就像猫咪会用胡须来侦测一样,它是装了一根根很细很细的探针去‘摸到’原子,非常类似胡须从物体表面刷过。针的顶部比胡须尖儿要小得多,确保可以感觉到单个原子,”坐在草坪上,相机小姐伸了伸腿,“表面这些凹凸不平的轮廓信息被传送到电脑,屏幕就会模拟出原子的模样。”

“听起来好像是盲人摸象呀。”

“你很聪明。这座倒过来的金字塔就是其中一根探针。”

“这么说起来,你也拍到过原子啦?”

“也许以后会有机会的,”相机小姐摇了摇头,“显微镜下你休想抓住它们。想方设法拍出一张清晰的照片应该会很有意思的。”

“所有东西内部的原子真的都在飞来飞去吗?有时它们看上去是很安静的。”星星挠了挠毛茸茸的鬓发。

“是的,没有什么东西的内部是完全静止的,不在沸腾的。你,或者石头,每时每刻都一样。”

“那么这个呢?”星星又将手帕掏了出来,“这是外婆留下的。”

“哦,好孩子,”相机小姐让星星靠在她温热的胸口,轻轻摩挲,“你的外婆,我是说,她留下的这些头发里,也是一样的,原子们正在漫无目的地舞蹈。”

“真的吗?”星星抬起头,“那么尘埃呢?”

“也是一样的。在没有窗户的屋子里,在手电筒射出的一道光线里,你就能观看这样的情景——尘埃的即兴舞蹈。”

星星恍然大悟般点了点头。清晨,当第一缕阳光洒进房间,外婆的花棉袄被画上了一条窄窄的光带,半导体收音机的喇叭对着飞舞的尘粒放声高歌。那个时候阳光也是香喷喷的。

“宇宙物质大多数是由氢、氦、氧三种原子组成的。不同的物质只是这些原子给自己找到的形状不同的家。等到人们变成了尘埃——好吧,你可以把那些矿物质晶体碎屑[5]说成尘埃,这没什么问题——人们也只是换了一个家。”

一颗泪滴沿着星星的面颊滑落。在很长的沉默里,只有风在似有似无地低吟。在遇到相机小姐前,她还不敢面对这件事,此刻突然觉得一切也没有那么可怕。原来不管到了哪里,变成什么样子,外婆只是从原子组成的一个家,搬到了另一个家而已。

[1] 原型是美国著名的科学图像摄影师菲利斯·弗兰克尔(Felice Frankel,1945— ),她对纳米世界的拍摄十分着迷。

[2] 原子力显微镜,一种纳米级高分辨的扫描探针显微镜。

[3] 罗马共和国末期的诗人和哲学家提图斯·卢克莱修·卡鲁斯(Titus Lucretius Carus,约公元前99—约前55)在哲理长诗《物性论》中提出了原子论假说。他认为物质的存在是永恒的,整个世界都由原子组成。该诗创作于公元前1世纪。

[4] 1905年,爱因斯坦在当时最权威的专业杂志《物理学纪事》上发表了《分子大小的新测定》《热的分子运动论所要求的静止液体中悬浮小粒子的运动》,论述对布朗运动的理解和计算。

[5] 火化留下的白色骨骸,研磨成粉末,被称为骨灰,它的主要组成物是磷酸钙

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