无孔不入

丁新

三个问题

一群洁白的鸽子在你的头上飞翔，忽然有一只鸽子落到了你的肩上。你马上轻轻地把它捧着，喂了它一些东西。你在把它放走以前，心想以后是不是还可能见到它，那末，你将做些什么呢？一一在它的脚上缚上一个小环作为标记。是的，这是一个好办法，以后你只要看看鸽子有没有这个小环，你就可以断定是不是你的“老相识”了。

有人在你面前放着一杯清水，问你：你再拿一滴水来，把它滴入杯子中去，如果不搅动，这滴水需要多久才能分布到整个杯子里面呢？──你大约稍加思索一下，就会回答：可以在这一滴水中加入一些颜色作为标记，观察颜色在杯中散布的情况，就可以知道滴入的水在杯中散布的速度和途径了。

但是，现在还有一个问题你是不是能够回答？我们想要知道吃下去的盐中的钠要经过多少时间才能排出体外，怎么办呢？在盐中加些颜色作为标记吗？这不行，因为颜料和食盐进入人体后会各自分离开来，何况人体中本来就有相当多的钠，新吃下去的盐中的钠会同人体中原有的钠混合在一起而无法辨认出来。

这是一个困难的问题。老实说，从前就是专门的学者也很难回答。只是到了现在，人们利用了一种物质以后，才顺利地解决了。我们现在已经知道，一个人吃下去的食盐中的钠，十分钟以后就开始排出体外。

这是什么物质呢？它为什么能够有这样奇妙的作用呢？这物质就是放射性同位素。

什么是放射性同位素？

我们知道，任何元素都是由许许多多的原子构成的，而每个原子又都由一个带有阳电荷的原子核和围绕原子核旋转的一定数量的带有阴电荷的电子组成。原子核为什么带有阳电荷呢？这是因为在原子核中间，除出不带电荷的中子以外，还存在着带阳电荷的质子。有的原子核的质子数目多些，有的少些，因此也就出现了各种性质不同的元素，如氮原子核只有一个质子，氧原子核有八个质子。

在同一种元素的原子核里，质子的数目是相同的，但是中子的数目可以不同，有的多些，有的少些。这些质子数目相同而中子数目不同的原子，就称为“同位素”。普通元素大多数是两种或两种以上的同位素的混合体，例如天然铀，是几种同位素（铀238，铀235，铀234）的混和体。这些同位素的化学性质是相同的。

有些同位素是很稳定的，但是也有些同位素，具有一种特殊的不稳定的性质，它们能够逐渐地自发地蜕变、分裂，同时不断放出一定能量的射线。这种现象称为放射性。夜光表所以能够不断发光，就是因为表盘上和指针上涂有放射性物质和发光物质混合起来的涂料。具有放射性现象的同位素，就叫做“放射性同位素”。

“路标”

放射性同位素既然和本元素具有同样的性质，它就能够和本元素一样参与各种化学变化。同时，放射性同位素又能放出射线，这些射线人眼虽然看不出来，但是用适当的探测器（计数器），就很容易辨认出来。所以当人吃下放射性钠的食盐以后，我们就可以用计数器检查他的排泄物（尿、汗）是不是有放射性而断定食盐中的钠何时排出体外了。

这就是说，正如我们在前面提到用小环和颜色作为标记一样，放射性同位素也可以成为一种特殊的标记，它在任何时候都不会引起化学变化，而且很容易辨认。这种用来指示物质的踪迹和运动的情形的放射性同位素，我们叫为“标记原子”或“示踪原子”。

但是放射性同位素的作用不仅如此而已。放射性同位素放出的射线，还能穿透物质。特别是丙种射线，穿透能力最强，就是不太厚的钢板和混凝土也能穿透过去。利用这种宝贵的特性，就可以为我们做许多以前无法想像的工作。

“这里漏水了！”

你可以想像得到，城市里的自来水管像蜘蛛网一样埋在地下，如果什么地方漏了水，要把它检查出来是多么麻烦啊！这不像自来水龙头漏水那么容易处理，只要一拧紧或者修理一下就可以了。但是现在偏偏是埋在地下的自来水管漏水，而且又是漏得很不少，——自来水公司的水表转动得异乎寻常的快。困难的问题不是不好修理，而是不好发现什么地方漏水。有时就是派出许多人分头去找也不一定能够找

到。

但是，何不来依靠放射性同位素的帮助呢！你只要把放射性碘溶液溶解到水中，随着水一起，放射性碘被分布到各处水管里。如果某一个地方的水管漏了水，放射性碘也便跟着一起丧失掉。计数器检查出放射性强度显著减少的地方，也就是漏水的地方——那时计数器的指针忽然从右向左转动，仿佛在说：“这里漏水了！”

土豆为什么长不多？

在菜园里长着不少土豆，太阳很充分，土豆的枝叶很茂盛。你以为这样的土豆，收成一定很好的吧？其实不然，把成熟的土豆掘起来一看，长得不多，产量不高。这是什么道理呢？人们一直无法揭露其中的奥秘。

现在，让这样的土豆吸收微量的放射性同位素（如磷32）来检查一下吧！我们发现，这种同位素随着土豆体内的物质移动着，它大部分流到枝叶里去了。也就是说，土豆叶子制造出来的有机物大部分流到枝条里去了，而向根部流得很慢很少。怪不得土豆长不多了。如果土豆在阳光不太强烈的地方生长，收成就会增长。

控制植物的生长

放射性同位素不但可以检查植物所吸收的养料是如何运行和分布的，而且还可以利用它的射线来促进或抑制植物的生长，叫它长得快些就快些，慢就慢些，甚至不要它长位可以。例如把蚕豆豌豆或小麦大麦的种子浸在微量的放射性物质溶液中一书夜再播种，就能长得很好，产品提高了10－30％。受放射性物质的射线照射过的乔麦，可以提早7－8天成熟收割。

我们有时会吃到味道不好的苦味的土豆，这是因为土豆变坏了。这不能全怪人们保藏土豆不小心，土豆实在太容易发芽、腐烂了。现在我们用较多的放射性同位素钴60来照射土豆。土豆经过照射以后，萌芽的生机被扼杀了，就安全地过了冬，到第二年取出来仍然像刚从土里挖出来的一样新鲜、多汁，营养也一点没有受到损失。

一些害虫经过放射性物质照射以后，成虫很容易失去生殖机能，幼虫丧失了发育能力，因此适度的放射线可以用来杀伤粮库中的害虫，或者除去家畜的某些寄生虫，这比杀虫药剂要深入而无毒性。

小孩的肿瘤消失了

我们来看看下面左方这张照片吧！小孩的脸上长了一个大疙瘩，多痛苦呀，怪不得他咧着嘴哭了。这个大疙瘩是什么东西？这是过去难以医治的血管瘤。血管上长了肿瘤，愈来愈大，多讨厌啊！但是用放射性磷来治疗，却得到了很好的效果。右方一张照片就是治愈了的小孩。

放射性同位素为什么能够治病呢？这是因为它发出的射线，能够穿透肿瘤，并抑制和破坏肿瘤的细胞。用它来治疗肿瘤，比起我们所知道的用镭来治疗，非但价廉，而且治疗器械的体积很小，有时可以直接放到某些器官的内部，获得较高的治疗效果。

放射性同位素不但可以治疗疾病，而且可以非常准确地诊断疾病，例如我们用含有放射性钠的生理盐水由皮下注射到人体内，用计数器探测放射性钠达到脚掌的时间，如果循环正常，大约需要43秒；如果动脉硬化，时间便要延长，甚至可以达到105秒。就是在脑子内长了肿瘤，只要用放射性碘做成的一种溶液来检查，就能够在头皮外边测知肿瘤的位置，以便及时治疗。

脂肪是如何消耗的？

放射性同位素在医学研究方面的作用也非常大。借助于它，我们精确地知道了钠在血液中从一只手运行到另一只手的正常时间是17秒钟。我们测量出人体内含水的分量大约为体重的62—64％。更有趣的是，我们利用放射性同位素知道了动物中的新陈代谢过程的详细情况。如对脂肪的研究，我们过去只能从总体上了解脂肋的代谢过程，但是无法辨明其中哪些脂肪是新形成的，哪些是体中原有的。因而有人错误地认为：动物中聚集的脂肪通常是储而不用的，而只是当动物不能从食物中吸取到足够数量的脂肪的时候，才开始动用这些“储备脂肪”。只有利用标记原子的方法，才发现这些聚集的脂肪是在不断地更新着的，即使在非常饥饿的时候，动物也并不直接消耗食物中的脂肪，而还是先把它聚集起来的。

地质学的“时钟”

地质学家现在很肯定地说：最早的陆地是在二十亿年以前生成的，在五十亿年以前，地球还没有固体的外壳。

为什么地质学家能够这样有把握地说这些话呢？

要知道这也是靠了放射性同位素的帮助，原来，在自然界的各种各样矿石中存在着放射性同位素。这些放射性同位素都按照自已的规律不断地蜕变着，不受外界的任何影响。所以根据天然放射性同位素的蜕变规律和它在矿石中的含量，可以测定矿石的年龄。例如，铀238经过45亿年才蜕变一半。它蜕变后生成的许多后代也是有放射性的，经过一系列的放射性蜕变而变成铅206。铅206没有放射性，所以就不再变下去了。所以，可以说，在自然界中，铀238在不断地变成为铅206。科学家计算出来：1000克铀经过一亿年产生13克铅，经过20亿年产生255克铅。因此，分析出矿石中铀和铅236的含量，就可以计算出这个矿石是在多少年前形成的，从而也可推算出矿床和地层的年龄以及陆地形成的年代了。

“吹毛求疵”

一架巨大的起重机在把重物吊向高空的时候，它的吊钩突然断裂了。一架飞机在高速前进的时候，它的螺旋桨的叶子板突然折断了，发生这种事故的严重危臆性是完全可以想像的！

要避免这种事故，必须事先发现那些内部有毛病、不合规格的零件。然而要检查这些另件有没有毛病，在过去是不很容易的。过去曾用X射线照相的办法来检查金属另件，正如医生给人们透视和照相来检查身体健康一样。X射线很容易穿透肌肉，但是穿透金属不很方便，很多射线被金属本身吸收了。所以X射线只能穿过很薄的不超过两三厘米的金属，大型部件就无法检查。而且X射线的设备很复杂，很笨重，价钱既贵，使用起来也不方便。

某些放射性同位素放射出来的丙种射线的穿透力要比x射线强得多，因而能够穿透很厚（5一30厘米）的金属。因为射线穿透力很强，一次可以检查很多产品，操作也很简单：把要检查的另件排列成圆圈，紧靠每个另件后面都放着一张用不透光的封套包裹起来的照相底片，然后在圆圈中间放上放射性物质，经过一定时间再取走，底片受射线的照射而露光，冲洗后就可以从底片上的黑点和条纹，如道哪儿有砂眼或裂缝了，这样的检查非常严格，实在可以说是“吹毛求疵”。

厚薄均匀

在生产玻璃纸和电影胶片这种极薄的东西的时候，一个很大的困难是怎样使产品不厚不薄，合乎理想，放射性同位素不但可以严格检查它们的厚薄程度如何，并且可以自动调整和控制生产过程。——把放射性同位素放在正在轧压的村料下面，而在材料上面放着计数器，计算透过材料的射线有多少。如果，材料厚了，射线被材料吸收多些，透过材料进入计数器的射线就少些；如果材料薄了，射线被材料吸收少些，进入计数器就多些。因为计数器是联在控制设备上的，所以就可以自动调整生产设备，保持产品的正常厚度。因为计数器非常精确灵敏，所以轧制出来的玻璃纸和电影胶片非常均匀，厚薄完全合乎规格。

放射性同位素具有一般元素的性质，又具有穿透物质的特性，既可以无孔不入，又可以“一呼即出”，随时找到它的行踪，因而在各种科学技术部门获得了广泛的应用。放射性同位素的应用，目前还处在开始阶段，上面所说的也仅仅是几个例子。我们可以预料，将来利用放射性同位素，将会像人们现在利用火那样普遍而方便。