中國民間一直有聚寶盆的傳說，這故事出於周人龍的「挑燈集異」，故事大概 是這樣：明朝初年，有個窮人沈萬三，一 天早上出門，見有漁翁抓了百來隻青蛙要殺，沈萬三一時憐憫，便將這些青蛙買下 ，放生到家旁的池塘。當晚這些青蛙叫個 不停，吵得沈萬三睡不著，早上起來，就 準備將它們趕走，但見這群青蛙卻圍著一 個瓦盆蹲著，沈萬三覺得有異，就把這瓦 盆帶回家。一天，沈萬三老婆的一支銀釵 不小心掉進瓦盆，竟生出一盆的銀釵，把 錢丟到瓦盆，也生出一盆錢來。沈萬三就 此成了天下的有錢人。

　　這故事的真偽姑且不論，但沈萬三倒 真有其人，關於他的傳說也很多，如南京城池有三分之一是他建的等等。經近人考 證，沈萬三的真名叫沈富，是吳興人，也 就是現在我們浙江的湖州市。出生在1286 年前後，活了約六、七十歲。明朝建立在 1386年，故沈萬三應死於元末，他的子孫 可能因明初「移富戶實京師」的政策遷徙 到南京。沈萬三在明朝時成為富豪的代名 詞，所謂「南京沈萬三，北京枯柳樹，人的名兒，樹的影兒」。

　　擁有聚寶盆大概是每個人的夢想，若 有這樣的方法，可輕易得到錢財，那是多美的一件事。想找這方法的人可多的很， 中外都有，煉金術即其代表，歷代不乏專 書。讓我們以現代科學的角度來看看有無 可能做出這樣的寶貝。首先，無中生有似 不太可能，這與質能不滅定律抵觸，那物 質轉換的可能性呢？這得看看物質的結構。

　　 現代科學對物質結構已相當了解：宇 宙中可見的物質，或說可發射或反射電磁 波(光是波長在一定範圍的電磁波)的物質 ，經光譜分析，發現和地球上的相同，都 是由一百多種基本元素構成的，這些元素 的組合構成了世上的萬物。每種元素都自 有其原子，且不同原子的結構景然有序： 每一原子都由原子核和環繞原子核運動的 電子構成，原子核的體積約為原子的十萬 分之一，所以原子幾乎是「空」的。電子 帶負電，和其他的電子同性相斥，這很重 要，舉個例子，我們可以站在地上，就是 鞋底原子的電子和地表原子的電子互相推 拒所致。原子核由帶正電的質子和不帶電 的中子構成，自然存在的原子多為中性， 也就是說，原子核中的質子數和電子數是 相等的。為了說明方便，科學家將原子中 的質子數稱為原子序，將一原子核中質子 數和中子數的和稱為原子量。每個化學元 素都有它唯一的原子序，但許多元素在自 然存在的原子有不同的原子量，這稱作同 位素。例如，所有碳原子都有6 個質子， 其中大部分有6個中子，但1%有7個中子， 更小的一部分有8個中子，故碳元素有3個 同位素。在計算原子量時把這因素考慮進 來，故有些元素的原子量是有小數點的。 我們再以聚寶盆最想生產的金為例，金的 原子序為79，原子量為196.97，也就是說 ，多數自然存在金原子由79個質子和118 個中子構成原子核，核外則有79個電子繞 著核飛快地轉。

　　帶同性電的粒子會互相排斥，但為什 麼許多帶正電的質子可擠在原子核這樣小 的空間裡？原子核的結構為何？研究這問 題的方法是用高能量的粒子去撞原子核， 再依撞出來的東西推測物質的組成和原子 核的結構。科學家們以不同粒子撞擊不同 原子核，經多年研究，目前許多科學家接 受粒子標準模型，這是描述物質組成和其 間作用力的理論。依這模型，基本粒子分 成3大類：夸克(quark)、輕子(lepton)與 玻色子(boson)。夸克分上、下、奇、粲、 底、頂6種，每種又有3種色荷，且各有其 反粒子 (性質相同但帶相反電性的粒子， 正反粒子相遇則湮滅為能量 )；輕子分子 、渺子(μ)、濤子(τ)及其伴隨的微中子，也各有其反粒子；玻色子為傳送作用力 的基本粒子，如傳送電磁力的光子等。質 子由2個上夸克和1個下夸克由強作用力組 成，中子則由2個下夸克和1個上夸克組成 。強作用力遠大於電磁力，所以可將多個 帶正電的質子擠在很小的空間裡，但強作 用力的影響範圍不像重力和電磁力那樣無 遠弗屆，而僅限於原子核的大小。有些科 學家對粒子標準模型還有疑問，如宇宙中 由原子組成的物質都是由上夸克、下夸克 和電子這三種粒子構成的，但標準模型預 測有62種基本粒子，為什麼上夸克、下夸 克和電子這麼特殊？另外，除了標準模型 預測的粒子，還有沒有其他的粒子？夸克 倒底是不是「基本」粒子？有沒有可能夸 克是由更小的粒子組成的呢？

　　 1869年，俄國化學家門得列夫把當時 已知的元素排列成表，依原子序( 註：最 初是依原子量 )從小至大排列，發現元素 的性質具週期性，這表便稱為週期表。門 得列夫也發現表中有幾個空格，故預測有 未知的元素，其後依所預測的特性發現了 新元素，他的預測得到証實。週期表中原 子序從氫(原子序1)至鉲(原子序98 )的元 素都自然存在，鉲以下至Uuo (原子序118 ) 的元素則可在實驗室中合成。讀者們讀 到這，應會想到：比較重的元素可合成， 前98個元素自然也可人工合成了吧？的確 如此。所以金的合成其實已是現存的技術 ，不過這程序牽涉原子核的分解和重組， 需要鉅大的能量，所費遠超過所產生的金 子的價值。至於Uuo之後元素的合成也正 由科學家努力中，這也引發一個問題：倒 底可以合成多重的元素？這樣的原子結構 有沒有極限？

　　自然存在的98個元素在宇宙中是如何 形成的呢？在本季刊26期中「由洞天福地 起談談空間」一文裡談到大多數科學家所 接受的宇宙起源學說--大霹靂，認為我們 所在的這個宇宙是137億年前的一個大霹 靂開始的。依這理論，在最初的一瞬間， 宇宙極熱，只有強烈的電磁波而沒有物質 。在 0.000 秒，溫度降至1兆度，質子與 中子形成；約4秒時，溫度降至約100億度 ，電子形成；在 3分鐘時，質子與中子開 始結合成含1個質子及1個中子的重氫原子核，再轉變成含2個質子及2個中子的氦原 子核；在30分鐘時，溫度降至約1億度， 宇宙中約含75%的質子、25%的氦原子核、 大量的電子、微量的重氫和鋰原子核( 原 子序3)。

　　 由於自由運動的電子會散射光線，故 宇宙一片混沌。直到40萬年後，宇宙的溫 度降到一萬度，電子與原子核結合成中性 的原子，自由的電子大為減少，光子可行 進很長的距離，宇宙才變得透明，遠方的 星體成為可見。也許是早期宇宙在能量分 布上的不均勻，重力使物質向密度高的地 方聚集，數億年後形成星團、星系和恆星 。對一個質量大於0.08倍太陽質量的星體 ，重力收縮使核心溫度達到一千萬度時， 核融合發生，四個氫原子核會融合成一個 氦原子核，放出大量的能量，向外釋放的 能量與向內收縮的重力達成平衡，使恆星存在長久的時間。至於比太陽重一些的恆 星，核心溫度可達二千萬度，另一種氫融 合反應會產生氮元素，氮是地球空氣的主要成分。質量更大的恆星在重力收縮下， 核心溫度可達到一億度，此時，氦原子核 可融合成碳原子核及一些氧原子核（原子 序8)。核融合的原料—氫原子核總會用盡 ，這時恆星以其質量大小產生不同的變化 。對小於太陽質量半數的恆星而言，核融合所形成的氦核心即逐漸冷卻。至於像太 陽這樣大小的恆星，則變成白矮星逐漸冷卻。對質量是太陽三倍的恆星，核心會進 一步壓縮，產生六億度以上的高溫，將碳 融合成氖(原子序10)、矽(原子序14)、鎂 (原子序12)等原子核，絕大部分比硼(原子 序5)重、比鐵(原子序26)輕的元素於此時 形成。對質量更大的恆星，由於鐵原子核 的結合能最大，因此形成鐵原子核後，核 融合不再放熱，因而無法阻止收縮的重力 使星體崩塌。在鐵核心高速崩塌的過程中 ，許多電子被迫與原子核內的質子結合成 中子，當這些中子被壓縮到密度為水的100 兆倍時，產生巨大的中子簡併壓力，發出 強大的震波，釋放極大的能量，引發許多 新的核融合反應，週期表上比鐵重的元素 多在此產生。這強大的震波將恆星外層炸掉，即超新星爆炸，所生成的元素便散佈 到宇宙中。

　　約46億年前，宇宙中一分子雲因重力 而坍縮，形成了太陽和行星、衛星、隕星 ，構成了太陽系。除了宇宙中最常見的氫 與氦外，太陽系還含有豐富的重元素，使 如地球般的固體行星得以存在。這表示， 太陽、地球，乃至於我們的身體等等，都 是由超新星爆炸的灰燼建構起來的。

　　 以上是對宇宙中可見物質的簡單敘述 ，我們當然不能忘記宇宙還有自太初存在 至今的電磁波，它的質量為零，除遇阻礙 ，於宇宙中以光速不斷前進。電磁波和物 質有什麼關係？電磁波就是能量，愛因斯 坦的相對論顯示質量和能量可互換，能量 = 質量×光速的平方，質量和能量是一體 的兩面。質量和能量如何轉換？我們看看 兩個例子，首先是物質轉換為能量：廣島原子彈中1公斤的鈾235(原子序92)因中子撞擊發生鏈鎖反應而分裂，其中一公克的 鈾轉化成能量，產生相當於16萬公噸黃色 炸藥的爆炸。其次是能量轉換為物質：一 定能量的電磁波通過一原子核旁時，會產生電子-正子對和一個微中子，其中正子是電子的反粒子。電磁波和物質的關係是 不是值得深思？

　　 宇宙中的物質，除了可見的外，有沒 有其他的呢？許多天文證據顯示有，因其 不可見，科學家們便稱其為暗物質和暗能量。以下是關於暗物質的一個證據：螺旋 星系中內、外側星球繞星系中心旋轉的速 率幾乎相同，與太陽系中外側行星繞行較 慢不同，若假設暗物質分佈於整個星系， 則可解釋此現象。至於暗能量，依刻卜勒 效應測量星球的速度，離我們越遠的星系 越快地遠去，宇宙在膨脹中，此與星系間以重力吸引、應互相接近的理論不符，故 推測星系間存有暗能量，抵消了重力的效應。科學家們已可估測可見物質、暗物質 、和暗能量間的比例，目前的結果為：可觀測的、由已知元素構成的，約5%，暗物 質約23%，暗能量約72%。若暗物質、暗能量果真存在，其性質為何？如何作用？為何三者以上述比例分布？都是未解決的問 題。

　　 宇宙為什麼存在？若宇宙空無一物，則極無趣，故宇宙的存在應和宇宙中的東西有關；若宇宙中有東西，但一成不變， 亦自無趣，故宇宙應時時在變；改變也要 有規則，若變得毫無章法，宇宙中的東西 亂七八糟，那也無趣得緊。所以，宇宙應有東西，時時在變，且遵守合理的規律。 探索這規律，就是科學，或哲學，或所有學問的目的。牛頓曾說過這樣的話：「自然哲學的內涵是去發現大自然的架構和運 作，因而推導出事物的因果。」，便以此 作為本文的結語。

(謝千行/臺北)