《质子自传》正文节选
刚开始想到这个题目时，原本是想写两篇同名的科幻小说：一篇讲述一名宇航员因飞船故障而被卷入虫洞穿越到战国时期，借用某国质子的身份和利用飞船上的先进技术来改变历史进程的幻想故事；另一篇则是就质子尺度的微观世界的文明如何感知宏观世界文明的存在并相互交流而提出的设想。然而前一篇因为深感自己古典文化知识的匮乏而没动笔，后一篇则因为冥思苦想许久都无法构建出一个能说服自己的微观世界文明形态而转为写科普文，这样一切不符合常理之处都可以用“科普剧情需要”搪塞过去了。其实之所以要写这一大堆懒婆娘的裹脚布似的序言，只是担心自己可能凑不够字数。下文只是对文中一些设定的说明（或者说自己给自己的文章找bug），与主线情节毫无联系，不感兴趣的读者完全可以直接跳过看正文了。
关于时间：人类所定义的时间都是由一些周期性运动作为参考所定义的，比如说太阳东升西落再升起时，一天过去了；月儿由圆变缺再变圆，一个月溜走了；春困夏乏秋打盹冬眠又春困，一年结束了。而经历诸多改变，1s现在被定义为铯原子的9192631770次固有微波振荡次数所需的时间。在质子尺度，尤其是对于单独游荡的质子来说，似乎很难找到一个周期运动并以此来定义时间，所以文中都是用“不久”等比较模糊的时间。但是基本可以确定本文的时间跨度大概是从宇宙大爆炸不久到现在。
关于地点：毕竟是个地球人写的文，所以这个质子最后必然是要待在地球上的，甚至还要见证物理学史上的一系列事件。先不说这个质子能不能正好这么幸运每次都参与那些历史事件，毕竟不能像《三体》中的智子一样有意识地在地球上行动。不过以人这么宏观的视角来看，质子可以算是全同粒子，不如把题目暂且理解为质子们的自传吧。
关于尺度：实际上原子和原子核的半径之比大概是10000：1，而质子和电子的大小也相差了几个数量级。所以质子中子能不能看到核外电子都是一个问题，更别说还要找他出现的位置及概率了。如果真要较真的话，对于没有眼睛的质子来说，如何“看”又是一个大问题。但是都已经接受了质子能说能想还可以给自己写自传的设定，还有什么不能接受的呢？
关于角色：最开始出现的中子似乎开了上帝视角懂得太多了一点，然而科普文如果缺乏这种角色大概会很难进行下去，读者可以索性把它当做化身成中子的作者吧。而之后的光子的形象也有点迷糊，虽然光具有波粒二象性，但是一般光的波长远远长于质子等微观粒子的直径，所以光在这么小的尺度可能更多地表现出波的性质，但为了叙事的方便，还是让它表现为一个粒子吧。另外有一点，可见光的频率不同，经过人眼的处理所呈现的颜色也不同，而与光子所带能量成正比的频率不知道在微观状态下是否还以颜色的形式表现出来。可是，没有色彩的质子世界岂不是太过无趣了？
关于外形：现有技术还无法直接通过仪器看到质子和中子，只能根据他们的一些性质试图推测出他们的形状，然而太过高深，我还看不懂，所以我也不知道质子中子是圆的还是椭圆的。
关于语言：原本是想用十分质朴的语言来写全文，毕竟能让行文变得华丽的成语、诗词歌赋等都充满了宏观世界的意象，但是干巴巴的语言又未免会让人觉得索然无味，索性凭着自己的感觉写让自己看着舒服的文章。质子都会用中文给自己写自传并通过互联网投稿参加比赛了，就不用纠结它是从哪学来的辞藻了吧。
关于注释：一轮投的稿主要是写出来自嗨的，很多地方都只有懂的人才看得懂，因此在二轮添加了一些注释。但是有些看似简单的东西其实背后的原理十分复杂，再加上文中描述的都是微观尺度，必然绕不开量子力学。如此一来，简单描述一下原理，随性做一些扩展，就是洋洋洒洒一大段，未免使注释喧宾夺主了，希望不会让大家回想起被高中注释比原文还长的文言文支配的恐惧。但无论如何，注释也能算是科普很重要的一部分，若是只看着看似形式新颖的科普文的故事情节而不了解其中所想展示的科学原理，那还不如去看人物刻画更加立体且故事情节更加饱满的小说呢。
懵懂
科学性与与科普性非常强的一篇文章，但它又不像教科书那样枯燥乏味，就连文中的注解也散发出可爱的气息来 。和第一轮相比，第二轮不仅仅内容更加充实，故事线更长，作者还采纳了建议在文中专门备注了科学知识点，这点非常难能可贵。 · 作者下了很大的功夫查阅了国内外不少文献，力求把最新的知识和成果呈现出来，这种精神很值得提倡。作者同时具有较深厚的文学修养和文字功底，能把学术概念、词汇转化成通俗易懂的语言表达出来，还设计了故事情节，吸引读者阅读下去，这些都是可圈可点之处。建议注释精简、精炼，以免喧宾夺主。 · 一个相对冷的选题能写成这样让人欲罢不能，很棒！期待看到粒子（元素）全传。 · 质子、中子、电子，这些微观世界的物质，是科普的难点，本文的重要特色在于拟人化，展现了这些微观粒子的主要特征。对话和故事性都很有特色我不知道我是在何时何地出现的。根据旁边目睹了这一切的同伴们的说法，和他们这些质子的诞生过程一样，我也是由两个上夸克和一个下夸克通过某种力量结合在一起而产生的。但我对这些并不是很感兴趣，只是觉得四周十分燥热，我和周围的粒子们都在剧烈地平移、旋转、振动①。我认识了很多比我小得多的电子、轻得似乎没有质量的中微子以及一些和我差不多的中子……然而还没等我熟悉他们，他们就快速地离我远去，徒留我在越来越空旷越来越寒冷的地方逐渐减慢运动的速度②。我望着他们渐行渐远的身影，无限落寞油然而生。奇怪的是，我还能经常看到一些粒子和反粒子碰撞后就马上湮灭了，发出的巨大的能量亮得使我睁不开眼，也激得周围的粒子们更加骚动。这些几乎是在一瞬间完成的事情③，对于刚出现不久的我来说却像一生那么漫长。我开始担心自己会不会和他们一样，划过璀璨光芒④之后溘然长逝。但我的担心是多余的，比起和反质子一起湮灭，我更应该担心另一个问题——孤独。
刚来到世间不久就已举目无亲，四顾茫茫空无一物，我还没来得及从他们那里学会这个世界运行的规律，也还没明白自己为何出现，之后又该何去何从，那时我只能绝望地独自徘徊在苍茫宇宙。旋转，跳跃，我闭着眼默默调整着自己的动作，编排着一出出注定没有观众的独舞。前不见古人，后不见来者。念天地之悠悠，独怆然而涕下。这或许是我当时心情的最佳写照了。往昔的粒子们都去哪儿了？未来也会如此一成不变吗？没有其他东西的指点，我完全想不通，然而不想这些却又实在无聊的紧，只得让我的思绪都被这些似乎永远也想不明白的问题侵占，若是有其他粒子们的陪伴该多好，哪怕只有一个，也好过我自己从时间的起点一直生活到永恒的终结⑤。
注释：
1. 宇宙大爆炸初期温度十分高，温度越高分子热运动（平移、旋转、振动）越剧烈，或者说在微观状态下温度就是表现为粒子的运动的统计平均。
2. 大爆炸发生后1s-10s（“s”代表“秒”），宇宙迅速膨胀，温度从10^10 K下降到10^9 K。其中K为开尔文，摄氏度+273.15=开尔文，如27℃对应于300.15K。虽然摄氏度和开尔文之间的换算只需要加一个常数，但是二者的定义方式完全不同。
3. 大概在1s之内。
4. 其实正反物质湮灭后产生的是高能γ射线，人眼不可见。反物质：是某个特性和正物质相反的物质。比如说质子的反物质——反质子就是带负电但质量和其他性质与质子相同的粒子，反电子也类似。不过其他物质的反物质可能并不是电荷相反这么简单。
5. 目前推测质子可能的最小的平均寿命（2*10^29年）大于宇宙的年龄（1.3*10^10年）。
挚友
就在我放弃了寻找伙伴的渺茫希望时，一个身影映入我眼帘。尽管我和大部队分开的时间是如此之久，但我还是能从他与我相仿的身形中认出他是中子①。我向他移动过去，突然感觉到有某种力量把我拉向他，等到近得即将相撞时，又感觉到一股力量阻止我接近他②。
“好幸运，竟然能在这遇见你。”中子说。
“我也觉得很幸运，你不知道我独自在这里飘荡了多久，终于遇见了一个可以说话的东西了。”我十分激动地说。
“我们感到幸运的地方可能不同，如果再过一会儿还没有与你相互作用的话，我将不复存在了。”
“什么意思？”
“我会变成质子并释放出一个电子和一个反中微子③。”
“你为什么会变成我的同类？”
“我也不知道，我只是见过和我一起同行的中子们有些忽然就变了，而他们附近和质子结合在一起的中子过了很长时间都没有变成其他的东西。”
“所以你才会突然把我拉向你防止我逃走，之后发现我没有离开的意思又推开我让我不离你太近？”
“这不是我干的。我也不知道为什么会这样，而且不是每个中子和质子都会有这种力，据说只有自旋平行的才会感觉到比较强的力。”
“自旋是什么④？”
“你可以理解为自己绕着自己旋转。”
“可是我们并没有自己绕着自己转啊⑤？”
“只是想象而已，至于具体是什么我也不知道⑥。”
接下来的一长段时间里，我都沉浸在中子的冒险历程中，虽然他比我出现得晚，但他是与一大堆中子一起扩散，旅途见闻比我这个独行者丰富得多。但我对于中子所说的一切都有些半信半疑，没有亲身经历过，只靠我孤独的游荡之旅怎么都无法想象他描述的那些场景，但是当故事听却很不错。
“既然和中子群们一起的经历那么有趣，为什么你最后单独飞出来了呢？”
“我也不想的，只是我旁边的那个中子毫无征兆地衰变了，释放出来的能量将我震飞，还是向着远离大部队的方向。”
“那你和我在一起了，是不是就不会毫无征兆地衰变呢？”
“我不知道，可能只是能以中子的形态存在得久一些。如果只是我们那些中子们在一起，每过一段相同的时间，我们之中可能就会只剩一半成员⑦。尽管如此，我们却推测不出某个时刻哪些中子会衰变，也不知道我或者其他中子们什么时候会衰变⑧。”我被中子绕晕了，不过还是保持微笑假装听懂了的样子。
“我以前有一个朋友，我刚加入中子群时谁都不认识，也因为太过羞涩不敢去结交他们，是他最初来和我搭话，把我介绍给其他的中子们，就连我和你讲的那些故事，一大半都是他曾经和我讲过的。可是有一次，我们正在互相问着脑筋急转弯，他突然很严肃地问了我一个问题‘你知道什么东西能解答所有的问题吗？’我冥思苦想许久也猜不出来，他看着我的样子哈哈大笑，说着：‘这是我瞎编的一个问题，我来告诉你吧，这个东西就是……’话音未落，它的身体猝不及防地爆裂开来，变成了飞散的质子、电子和中微子，朝着不同的方向远去。而受到惊吓的我，只能眼睁睁地看着这一切发生，甚至连句道别也来不及说。”中子看着有些失落，这使我觉得这段故事很可能不是他胡编乱造的。
“那么你现在知道什么东西能解答所有的问题吗？”我问中子。“不知道，我每次思考这个问题时，脑海中总会浮现出他该开始大笑着而后突然爆裂的情景，我不忍回想。”中子苦笑着，无奈地说。
我俩相伴了许多时光，我觉得应该比我独自游荡的时间要长许多，不过有中子有故事，我并不在乎晃悠了多久。浩瀚无垠的大背景下，我们想去哪便去哪，反正哪里都几乎没有区别，我甚至怀疑整个世界只剩下了我和他，直到一个电子的加入⑨。
注释：
1. 质子和中子的质量及大小都相似，只是前者带正电后者不带电。
2. 大爆炸发生后10s-10^13 s（约380千年），质子和中子开始形成原子核。核力（原子核中的力）是短程力，只有在几个飞米（大概是原子核的线度，1飞米-15米，飞米是为了纪念意大利物理学家费米而设立的长度单位，我也不知道为什么不翻译成费米┓( ´∀` )┏）内才发生作用；核力是强相互作用力，而且在距离较远时表现为吸引力，在距离较近时表现为排斥力。然而到目前为止，关于核力是怎么产生的及其具体的表达式是什么等基本问题依然没有答案。
3. 中子的衰变，自由中子的半衰期约为10分钟11秒（半衰期：当很多很多很多中子或其他会发生衰变的某种粒子聚集在一起时，其中有一半的粒子发生衰变所需要的时间）。但是与质子结合在一起的原子核中的中子衰变的概率会小很多。中微子：中微子是一种中性的质量极小的基本粒子，在自然界中广泛存在但与物质的相互作用十分微弱。
4. 核自旋：1924年，泡利为了解释原子光谱的超精细结构，提出了原子核作为一个整体必须有自旋的假设。但是直到1932年查德威克发现中子之后，人们才理解核自旋的起源，质子和中子都是费米子（自旋为1/2的奇数倍的粒子叫做费米子，为偶数倍的粒子叫做玻色子），所以原子核的自旋应该是中子和质子的轨道角动量和自旋之和。电子自旋：根据施特恩-盖拉赫实验中氢原子束出现偶数分裂的实验结果，两位荷兰学生乌仑贝克和古兹米特提出了电子自旋的概念。
5. 如果假设电子自旋是电子绕着自己转的话，为了达到1/2的自旋角动量，通过计算可以得出电子边缘的线速度将会超过光速，所以电子自旋的概念一提出就遭到了很多质疑，但是这个概念能很好地解释很多实验现象，因此保留下来。（等等，不是说质子和中子的自旋吗？现在电子还没正式出场呢！啊咧，就算下章预告吧。）
6. 我也不知道。
7. 半衰期是指放射性核素衰变其原有核数一半所需的时间，这是一个统计学上的概念，需要粒子数足够多才有意义。如果最开始粒子数为N的话，那么经过时间t之后还剩下的粒子数为N*e-λt, 其中λ代表粒子在单位时间内发生衰变的概率，当e-λt/2时的t的取值就是半衰期。
8. 任何一个中子在什么时候衰变是不可预告的，但是它在任意时刻的衰变概率是可以预知的。不仅对于中子，对于其他能衰变的粒子也一样。可以类比抛一枚硬币，你不能预知它落下后会正面朝上还是反面朝上，但是你可以预知二者的概率都是1/2。（或许有人会说理想情况下知道硬币的初速度、受力情况、空气密度等再根据流体力学经过一通暴算也是可以预知硬币落下时会正面朝上还是反面朝上的，emmm,我只是举个例子方便你们理解，你们那么认真干嘛。）
9. 大爆炸发生38万年后，电子开始和原子核形成中性的原子。那为什么之前不形成呢？因为要给中子和质子单独相处的机会（划掉），因为之前宇宙的温度太高，就算电子想和原子核形成原子，也会因能量太高而电离出去，离开原子核的束缚变成自由电子。
（未完待续……）
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