有两种方法可以尝试测试这一点,但两者都不切实际。一种需要数十个大型强子对撞机的能量。另一种可能会产生一锅沸腾的钚。然而,两者都可能产生一氧化碳以及一堆铁锈和盐,而不是一个酷炫的弗兰肯斯坦元素。
纽约大学的理论化学家 Mark Tuckerman 解释说,如果你把每种元素的单个原子扔进一个盒子里,它们不会形成包含一切的超分子。原子由中子和质子组成的原子核以及围绕它们高速运转的固定数量的电子组成。分子在原子的电子轨道重叠并有效地将原子结合在一起时形成。Tuckerman 说,当你混合所有原子时,结果将取决于哪些原子靠近哪些原子。
例如,氧气非常活泼,如果它最靠近氢,它就会形成氢氧化物。如果它最靠近碳,它就会形成一氧化碳。“这种随机的反应性几乎适用于所有元素,”Tuckerman 说。“你可以做这个实验 100 次,得到 100 种不同的组合。”某些元素,如惰性气体,不会与任何东西反应,因此你会剩下这些以及一些常见的双原子和三原子分子。
将原子以光速的 99.999%——这是欧洲核子研究中心日内瓦附近粒子物理学实验室大型强子对撞机中粒子的最高速度——撞在一起,可能会融合一些原子核,但不会形成那种酷炫的弗兰肯斯坦元素。更有可能的是,它们会融合成夸克-胶子等离子体,这是宇宙形成之初存在的理论物质。“但它们会在退化前持续一小部分秒,”Tuckerman 说。“而且,你需要 118 个大型强子对撞机——每个对撞机加速一种元素——才能完成。”
德克萨斯大学理论化学研究所所长 John Stanton 解释的另一种方法是,将每种元素的粉末状块或每种气体的烟雾放入一个密封的容器中,看看会发生什么。没有人做过这个实验,但 Stanton 认为事情会这样发展:“氧气会与锂或钠反应并点燃,将容器内的温度升高到可能引发一切混乱的程度。粉末状的石墨碳也会点燃。大约有 25 种放射性元素,它们会让你的燃烧汤变得有点危险。燃烧的钚是非常糟糕的事情。吸入放射性气溶胶可能导致快速死亡。”
Stanton 说,一旦事情平静下来,结果将和纯原子场景一样无聊。碳和氧会产生一氧化碳和二氧化碳。氮气非常稳定,会保持不变。惰性气体不会反应,一些金属也不会,比如金和铂,它们大多以纯净形式存在。发生反应的物质会形成铁锈和盐。“热力学再次获胜,”他说。“事物总是会达到平衡,在这种情况下,那将是常见、稳定化合物的混合物。”
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这篇文章最初于 2010 年 11 月 29 日发布在 PopularScience.com 上。