無孔不入

丁新

三個問題

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到它，那末，你將做些什么呢？一一在它的腳上縛上一個小環作為標記。是的，這是一個好辦法，以后你只要看看鴿子有沒有這個小環，你就可以斷定是不是你的“老相識”了。

有人在你面前放著一杯清水，問你：你再拿一滴水來，把它滴入杯子中去，如果不攪動，這滴水需要多久才能分布到整個杯子里面呢？──你大約稍加思索一下，就會回答：可以在這一滴水中加入一些顏色作為標記，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，現在還有一個問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過多少時間才能排出體外，怎么辦呢？在鹽中加些顏色作為標記嗎？這不行，因為顏料和食鹽進入人體后會各自分離開來，何況人體中本來就有相當多的鈉，新吃下去的鹽中的鈉會同人體中原有的鈉混合在一起而無法辨認出來。

這是一個困難的問題。老實說，從前就是專門的學者也很難回答。只是到了現在，人們利用了一種物質以后，才順利地解決了。我們現在已經知道，一個人吃下去的食鹽中的鈉，十分鐘以后就開始排出體外。

這是什么物質呢？它為什么能夠有這樣奇妙的作用呢？這物質就是放射性同位素。

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成的，而每個原子又都由一個帶有陽電荷的原子核和圍繞原子核旋轉的一定數量的帶有陰電荷的電子組成。原子核為什么帶有陽電荷呢？這是因為在原子核中間，除出不帶電荷的中子以外，還存在著帶陽電荷的質子。有的原子核的質子數目多些，有的少些，因此也就出現了各種性質不同的元素，如氮原子核只有一個質子，氧原子核有八個質子。

在同一種元素的原子核里，質子的數目是相同的，但是中子的數目可以不同，有的多些，有的少些。這些質子數目相同而中子數目不同的原子，就稱為“同位素”。普通元素大多數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。這些同位素的化學性質是相同的。

有些同位素是很穩定的，但是也有些同位素，具有一種特殊的不穩定的性質，它們能夠逐漸地自發地蛻變、分裂，同時不斷放出一定能量的射線。這種現象稱為放射性。夜光表所以能夠不斷發光，就是因為表盤上和指針上涂有放射性物質和發光物質混合起來的涂料。具有放射性現象的同位素，就叫做“放射性同位素”。

“路標”

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

這就是說，正如我們在前面提到用小環和顏色作為標記一樣，放射性同位素也可以成為一種特殊的標記，它在任何時候都不會引起化學變化，而且很容易辨認。這種用來指示物質的蹤跡和運動的情形的放射性同位素，我們叫為“標記原子”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。特別是丙種射線，穿透能力最強，就是不太厚的鋼板和混凝土也能穿透過去。利用這種寶貴的特性，就可以為我們做許多以前無法想像的工作。

“這里漏水了！”

你可以想像得到，城市里的自來水管像蜘蛛網一樣埋在地下，如果什么地方漏了水，要把它檢查出來是多么麻煩啊！這不像自來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。但是現在偏偏是埋在地下的自來水管漏水，而且又是漏得很不少，——自來水公司的水表轉動得異乎尋常的快。困難的問題不是不好修理，而是不好發現什么地方漏水。有時就是派出許多人分頭去找也不一定能夠找

到。

但是，何不來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。如果某一個地方的水管漏了水，放射性碘也便跟著一起喪失掉。計數器檢查出放射性強度顯著減少的地方，也就是漏水的地方——那時計數器的指針忽然從右向左轉動，仿佛在說：“這里漏水了！”

土豆為什么長不多？

在菜園里長著不少土豆，太陽很充分，土豆的枝葉很茂盛。你以為這樣的土豆，收成一定很好的吧？其實不然，把成熟的土豆掘起來一看，長得不多，產量不高。這是什么道理呢？人們一直無法揭露其中的奧秘。

現在，讓這樣的土豆吸收微量的放射性同位素（如磷32）來檢查一下吧！我們發現，這種同位素隨著土豆體內的物質移動著，它大部分流到枝葉里去了。也就是說，土豆葉子制造出來的有機物大部分流到枝條里去了，而向根部流得很慢很少。怪不得土豆長不多了。如果土豆在陽光不太強烈的地方生長，收成就會增長。

控制植物的生長

放射性同位素不但可以檢查植物所吸收的養料是如何運行和分布的，而且還可以利用它的射線來促進或抑制植物的生長，叫它長得快些就快些，慢就慢些，甚至不要它長位可以。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溶液中一書夜再播種，就能長得很好，產品提高了10－30％。受放射性物質的射線照射過的喬麥，可以提早7－8天成熟收割。

我們有時會吃到味道不好的苦味的土豆，這是因為土豆變壞了。這不能全怪人們保藏土豆不小心，土豆實在太容易發芽、腐爛了。現在我們用較多的放射性同位素鈷60來照射土豆。土豆經過照射以后，萌芽的生機被扼殺了，就安全地過了冬，到第二年取出來仍然像剛從土里挖出來的一樣新鮮、多汁，營養也一點沒有受到損失。

一些害蟲經過放射性物質照射以后，成蟲很容易失去生殖機能，幼蟲喪失了發育能力，因此適度的放射線可以用來殺傷糧庫中的害蟲，或者除去家畜的某些寄生蟲，這比殺蟲藥劑要深入而無毒性。

小孩的腫瘤消失了

我們來看看下面左方這張照片吧！小孩的臉上長了一個大疙瘩，多痛苦呀，怪不得他咧著嘴哭了。這個大疙瘩是什么東西？這是過去難以醫治的血管瘤。血管上長了腫瘤，愈來愈大，多討厭啊！但是用放射性磷來治療，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？這是因為它發出的射線，能夠穿透腫瘤，并抑制和破壞腫瘤的細胞。用它來治療腫瘤，比起我們所知道的用鐳來治療，非但價廉，而且治療器械的體積很小，有時可以直接放到某些器官的內部，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，用計數器探測放射性鈉達到腳掌的時間，如果循環正常，大約需要43秒；如果動脈硬化，時間便要延長，甚至可以達到105秒。就是在腦子內長了腫瘤，只要用放射性碘做成的一種溶液來檢查，就能夠在頭皮外邊測知腫瘤的位置，以便及時治療。

脂肪是如何消耗的？

放射性同位素在醫學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行到另一只手的正常時間是17秒鐘。我們測量出人體內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物中的新陳代謝過程的詳細情況。如對脂肪的研究，我們過去只能從總體上了解脂肋的代謝過程，但是無法辨明其中哪些脂肪是新形成的，哪些是體中原有的。因而有人錯誤地認為：動物中聚集的脂肪通常是儲而不用的，而只是當動物不能從食物中吸取到足夠數量的脂肪的時候，才開始動用這些“儲備脂肪”。只有利用標記原子的方法，才發現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候，動物也并不直接消耗食物中的脂肪，而還是先把它聚集起來的。

地質學的“時鐘”

地質學家現在很肯定地說：最早的陸地是在二十億年以前生成的，在五十億年以前，地球還沒有固體的外殼。

為什么地質學家能夠這樣有把握地說這些話呢？

要知道這也是靠了放射性同位素的幫助，原來，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律不斷地蛻變著，不受外界的任何影響。所以根據天然放射性同位素的蛻變規律和它在礦石中的含量，可以測定礦石的年齡。例如，鈾238經過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，經過一系列的放射性蛻變而變成鉛206。鉛206沒有放射性，所以就不再變下去了。所以，可以說，在自然界中，鈾238在不斷地變成為鉛206。科學家計算出來：1000克鈾經過一億年產生13克鉛，經過20億年產生255克鉛。因此，分析出礦石中鈾和鉛236的含量，就可以計算出這個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”

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

要避免這種事故，必須事先發現那些內部有毛病、不合規格的零件。然而要檢查這些另件有沒有毛病，在過去是不很容易的。過去曾用X射線照相的辦法來檢查金屬另件，正如醫生給人們透視和照相來檢查身體健康一樣。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射線只能穿過很薄的不超過兩三厘米的金屬，大型部件就無法檢查。而且X射線的設備很復雜，很笨重，價錢既貴，使用起來也不方便。

某些放射性同位素放射出來的丙種射線的穿透力要比x射線強得多，因而能夠穿透很厚（5一30厘米）的金屬。因為射線穿透力很強，一次可以檢查很多產品，操作也很簡單：把要檢查的另件排列成圓圈，緊靠每個另件后面都放著一張用不透光的封套包裹起來的照相底片，然后在圓圈中間放上放射性物質，經過一定時間再取走，底片受射線的照射而露光，沖洗后就可以從底片上的黑點和條紋，如道哪兒有砂眼或裂縫了，這樣的檢查非常嚴格，實在可以說是“吹毛求疵”。

厚薄均勻

在生產玻璃紙和電影膠片這種極薄的東西的時候，一個很大的困難是怎樣使產品不厚不薄，合乎理想，放射性同位素不但可以嚴格檢查它們的厚薄程度如何，并且可以自動調整和控制生產過程。——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數器，計算透過材料的射線有多少。如果，材料厚了，射線被材料吸收多些，透過材料進入計數器的射線就少些；如果材料薄了，射線被材料吸收少些，進入計數器就多些。因為計數器是聯在控制設備上的，所以就可以自動調整生產設備，保持產品的正常厚度。因為計數器非常精確靈敏，所以軋制出來的玻璃紙和電影膠片非常均勻，厚薄完全合乎規格。

放射性同位素具有一般元素的性質，又具有穿透物質的特性，既可以無孔不入，又可以“一呼即出”，隨時找到它的行蹤，因而在各種科學技術部門獲得了廣泛的應用。放射性同位素的應用，目前還處在開始階段，上面所說的也僅僅是幾個例子。我們可以預料，將來利用放射性同位素，將會像人們現在利用火那樣普遍而方便。