舊物理是怎麼從錯物理逐漸變成“對物理”的？

首先，人類在沒有找出正確物理的情況下，在沒有找到大統一理論的情況下，在沒有揭開宇宙奧秘的情況下，只能使用錯的物理知識教材，但在使用錯教材的過程，人們會不知不覺把它當成“對的”，並且考試，分數，競賽，頒獎，及舊物理在知識界出現的頻率高，一來二去，舊物理本來錯知識就變成“對知識”了。

答：α射線是高速氦原子核，β射線是高速電子，兩者都帶電荷，所以α射線和β射線的穿透力有限，很容易被星際氣體和塵埃阻擋；而γ射線是波長很短的光子，光子不帶電，加上高能光子的穿透力很強，所以宇宙中天體發出的γ射線很容易到達地球表面。

在涉及核輻射時，我們會聽到一些名詞，比如X射線、伽馬射線、α射線、β射線、中子輻射等等；在天文學中，我們經常聽到伽馬(γ)射線暴，但沒聽過有什麼α射線暴、β射線暴，我們就來逐一瞭解這些射線的本質。

α射線其實就是高速運動的氦原子核，由兩個質子和兩個中子組成，帶兩個單位的正電荷；很多重原子核不穩定，在衰變時就會釋放α射線變為較輕的原子核，直到穩定為止。

比如釙-210的半衰期為138天，衰變型別就是α衰變，衰變方程式為：

Po(210,84)→Pb(206,82)+He(4,2)；

穿透力：氦原子核帶正電，而且具有較大的質量，對應的α射線穿透力很弱，但是很容易把其他物質電離，一張紙就能α射線阻擋下來，甚至無法穿透面板，在空氣中也只能行進幾釐米。

釋放α射線的物質在人體外時傷害有限，可一旦進入人體內，就會產生很大的危害，能殺死細胞，打斷周圍細胞的DNA。

β射線其實就是高速電子流，分為β-射線和β+射線，前者是高速負電子，後者是高速正電子，帶一個單位的負電荷或者正電荷，常在物質衰變時產生。

比如碳14半衰期為5730年，在進行β-衰變後就會變為氮-14；鈉22的半衰期為2.6年，在進行β+衰變後就會變為氖-22，方程式分別為：

C(14,6)→N(14,7)+e(-);

Na(22,11)→Ne(22,10)+e(+);

穿透力：電子的質量遠小於氦核，所帶電荷只有α射線的一半，所以β射線的穿透要強於α射線，可以輕鬆穿過一張紙，也能穿透人體面板，但是會被幾毫米厚的鋁紙阻擋下來。

由於穿透力強，β射線引起的危害非常大，攝入一定量的β射線輻射量會引發癌症、白血病、後代畸形等等，人體攝入過多的β輻射還會造成死亡。

兩者都是高能光子，或者說是波長很短的電磁波，其中X射線的波長在0.001~10nm之間，小於0.001nm的電磁波稱作γ射線，所以γ射線的能量是高於X射線的。

一般來說，X射線大多產生於原子核外電子從高能級向低能級的躍遷，γ射線常產生於原子核在發生α衰變和β衰變中；宇宙中一些極端的天文現象中，也會產生X射線和γ射線。

穿透力：光子沒有靜止質量，也不帶電荷，動質量也非常小，X射線和γ射線的穿透力非常強，γ射線甚至可以穿透1米厚的水泥牆和20釐米厚的鉛板。

由於γ射線具有極高的能量，也很容易進入人體內部，所以γ射線的危害非常大；比如駭人聽聞的鈷彈，就是利用鈷-60衰變釋放1.17 MeV和1.33 MeV的γ射線，來對生物造成傷害，據說一枚鈷彈在平流層爆炸，就能殺死地球上所有的人。

不明思議就是高速的中子，由於中子不帶電，所以只能透過強力與之發生相互作用，中子輻射具有很強的穿透力，對人體產生的危害比γ射線更嚴重，這也是核輻射中危害最大，也最難防範的。

知道了以上各種射線的特點，其中α射線和β射線由於帶電荷，所以很容易被宇宙中的星際氣體和塵埃阻擋，即便能到達地球，也會被地球的磁場阻擋在外，即便穿過了地球磁場，也無法穿過厚厚的大氣層。

中子輻射雖然穿透力強，但產生中子輻射的情況並不多，而且自由中子的平均壽命只有大約15分鐘，然後會透過β衰變轉化為質子，同時釋放一個電子和一個反中微子。

光子才是宇宙中的重要信使，無論是可見光，還是不可見的電磁波，都能在宇宙中穿過很遠的距離，尤其是X射線和γ射線幾乎不受星際氣體的阻擋，而且強烈的天體活動會產生大量的X射線和γ射線，所以地球上經常能探測到來自於宇宙中的X射線暴和γ射線暴。

你的衣服撕得越碎越容易被風括起漂在空中，看看臺風來時飛沙走石垃圾樹葉雞毛蒜皮，大門塊只吹翻一翻，原因是重，大，灰塵小沙吹入你眼痛得流淚，冠毒不帶口罩會成群入你鼻孔，饅頭進不了你的鼻孔。a，是饅頭，B，是麵條，Y是辣椒粉，食街上到處聞到。

在宇宙中α粒子在與物質相互作用中，能量不斷損失，最後因能量耗盡而停下來。α粒子在物質中的射程長短既與物質有關，也與α粒子能量大小有關。在通常情況下，α射線的穿透本領最差，它在空氣中最遠只能走7釐米。一薄片雲母，一張0.05毫米的鋁箔，一張普通的紙都能把它擋住。一般能量的α射線都能被人體的面板所阻擋。而β粒子一般情況穿透能力比α射線大約大100倍左右，能穿透幾毫米厚的鋁片。但是γ射線的穿透能力很強，所以在太空中γ射線比較多並且傳播距離更長。

宇宙中有α射線、β射線和γ射線，但我們通常只聽說有γ射線暴，這是因為它們的性質不同決定的。

所謂α射線和β射線釋放出來的是粒子，但γ射線發射出來的是光子。

α射線通常在恆星內部產生，它釋放出氦-4原子核被稱為α粒子；當大質量的放射性元素比如鈾或鐳等，當它們發生α衰變時，也會向外釋放α粒子。

（恆星內部氫的P-P鏈聚變反應會產生一個氦-4原子核，這就是α粒子）

我們知道，氦原子核由兩個質子和兩個中子組成，它的外圍通常有兩個電子，因此氦原子通常對外不帶電。但失去了外圍電子的α粒子帶兩個正電荷，所以它很容易受到周圍電場的影響。

（帶正電的α粒子很容易在電場的作用下發生偏轉）

β射線就是高速電子流。與α射線的產生相類似，元素的核聚變與核裂變過程中都有可能會產生β射線。

在恆星內部，強大的高溫高壓會將兩個氫原子核（質子）擠壓在一起，當兩個質子發生合併時，會產生一個雙質子的氦核。這個氦核並不穩定，它會發生β衰變，其中一個質子會向外釋放一個正電子和一箇中微子，同時自己轉變成中子。這時候，兩個質子的氦核衰變為一個質子與一箇中子的氘原子核。β衰變過程中釋放的正電子就是正β射線。

¹H + ¹H → ²H + e⁺ + νe

核裂變也會產生β射線，它實際上就是一個帶負電荷的電子。

（β衰變）

γ射線是宇宙中最廣泛存在的電磁輻射形式。

與α射線和β射線一樣，γ射線也可以透過核聚變與核衰變的過程產生，在β衰變產生一個正電子後，它會迅速與附近的電子相互湮滅，同時向外釋放兩個γ射線光子；當氘核與一個質子發生聚變的過程中也會產生γ射線光子。因此只要聚變發生，在很多情況下都會產生大量的γ射線光子。

儘管在放射性元素衰變的過程中也會產生γ射線，但宇宙中絕大多數的γ射線都是由核聚變過程產生的。

（伽馬射線流）

恆星內部的核聚變會產生伽馬射線；當大質量恆星發生坍塌，變為中子星或黑洞時，會爆發出強大的γ射線；當兩個中子星相撞、黑洞合併或者黑洞吞噬恆星時，都會向外輻射強大的γ射線。我們通常將這些強大的γ射線流稱為γ射線暴。

我們透過前面的分析，已經瞭解到α射線實際上是α粒子流，而α粒子是攜帶了兩個正電荷的氫原子核；β射線則是電子流，正電子的正β射線很快會與周圍的電子發生湮滅，所以正β射線很短命。如果是負電子流會走得很遠嗎？並不能，因為電子攜帶了負電荷，它也很容易受磁場影響而發生偏轉。

α粒子比較重，它攜帶的能量也比較大，但它卻無法穿透一張書寫紙；β粒子是電子，所以一張鋁箔就可以將它攔住；伽馬射線則不同，你需要比較厚的鉛板才能阻擋它。

（α射線、β射線和γ射線的穿透力示意圖）

伽馬射線之所以有如此強大的穿透力，因為它既是無質量的粒子又是波。γ射線是電磁波，它的波長在0.01奈米以下，因此絕大多數物質原子間的空隙對於γ射線來說是空曠的，它不容易受到原子核或電子的阻擋。Cs-137放射源產生的γ射線在穿透3.2cm的鋁板、2.6cm的鐵板、1.4cm的銅或0.6cm的鉛板後，還能剩下50%的強度。由此可見γ射線的穿透力是非常強的。

α射線、β射線和γ射線在宇宙中都廣泛存在，無論是恆星演變過程中的核聚變，還是在宇宙中放射性元素的衰變過程中，都會輻射這三種粒子。

α射線、β射線粒子的穿透力很弱，同時又因為它們本射攜帶電荷，因此很容易受電場影響而發生偏轉，它們都無法走多遠。這是我們極少在太空中探測到α射線、β射線粒子的原因。

γ射線在宇宙中廣泛存在，它是強大並且極具穿透力的光波，因此我們可以很容易地探測到遙遠恆星、超新星爆發、中子星以及黑洞發射的強大γ射線流。

（超新星爆發所產生的γ射線暴可以發射到幾千萬光年的距離）

這是因為α射線、β射線被星際物質吸收或阻擋或萬有引力減速到無法前行，到達不了地球！而r射線是變化的電磁場，可穿越星際介質到達地球的原故！這也從一個側面證明：我們觀測到的星光並非原始的而是被星際介質改造的折射光！其運動方向，速度和頻率都會與原始星光不同！這才是星光紅移量與距離成正比的根源！也是揭示哈勃定律錯誤的途徑！

為什麼宇宙中沒有α、β射線暴卻有γ射線暴？

一、α射線

α射線即高速運動的氦原子核，或者稱之為α粒子流，它有2個質子和兩個中子組成！聽上去是不是很熟悉？沒錯這就是氦原子核！所謂的α粒子流就是氦原子核流！α射線在恆星內部會有大量發生，在質子聚變鏈中它是副產品之一！雲室觀察到的鈾衰變過程釋放的α粒子和β粒子軌跡

而重核的α衰變也是其產生的途徑之一，α粒子就是氦原子核，失去了兩個電子後它帶正電，因此它能電離其他物質或者很容易被周圍電場影響！正因為它是原子核，因此它的質量是比較大的（6.64×10-27千克），但各位不要以為它穿透力很強，恰恰相反，α射線的穿透能力是最弱的，一張紙即可遮蔽，甚至在空氣中的行進距離也不遠！

二、β射線

β射線就是高速運動中的電子流，它的穿透能力是比較強的！與α射線一樣β射線也是在重核裂變或者衰變以及輕核聚變的過程中產生的！β射線即高能電子流的速度極高，甚至可達光速的99%，在β衰變過程中，放射性物質的原子核會發射中微子和電子衰變成另一種原子核，而釋放的電子就是β粒子（β射線）！但這個過程比較有趣，分為如下兩種方式：

1、正β衰變：原子核內的一個質子變成中子，同時釋放出一個正電子

2、“負β衰變”：原子核內的中子變成質子，同時釋放的是一個電子，

看清楚了，沒有負電子哦，因為電子本身就是負電子！

一種放射性元素是可以同時進行α衰變和β衰變的，能同時發生兩種衰變的元素必須在上圖β穩定線附近！比如錒系放射性核素中的鉍211在經α衰變到鉈207後再β衰變到鉛207。

三、γ射線

γ射線是原子核能級躍遷後退激時發射的粒子流，它是波長小於0.01埃（1埃=10^-10次方米），γ射線是電磁波，它的速度為光速！而光子的能量是由頻率決定，γ射線射線的頻率極高，能量非常大，它的穿透能力極強，對人體傷害極大！

γ射線可以有放射性物質衰變產生，也可以由恆星核心質子聚變鏈產生，當然超新星爆發和中子星合併或者其他恆星級天文事件的發生等都會伴隨產生γ射線，而超新星和中子星合併產生的則稱為γ射線暴！

絕大部分的γ射線並不能到達地表，因為絕大部分的γ射線射線能量並不足以穿透大氣層，但超強的伽瑪射線暴不一樣，首先它能到達大氣層的高層使臭氧的氧原子與氮原子碰撞結合成一氧化二氮，這種比空氣重的氣體會落向地面，導致大氣層中臭氧含量急劇下降！因此科學家有理由相信地質史上的五次生物大滅絕中，至少有一次應該是γ射線暴射線暴所致！

其實說到這裡就很明顯為什麼會有γ射線暴卻沒有α、β射線暴，這很簡單，因為γ射線夠黃夠暴力，因此它能跨越茫茫宇宙到達地球，被薇拉探測器首次發現宇宙中的γ射線（上世紀60十年代薇拉衛星γ射線探測器當年主要是為了探測蘇聯未公佈的核爆而發射）！

當然各位也不必擔心γ射線暴會毀滅了地球文明，要達到這樣的條件還是比較高的，比如上百光年內的恆星超新星爆發時候兩極對著地球，或者中子星合併等天文事件時兩極伽馬射線流對著地球，這種時候地球還是比較危險的，但最近即將爆發超新星的參宿四遠在640光年外，而且兩極的角度與地球方向還有很大的角度，中子星合併這種事件銀河系中的機率就更低了！

α射線

話說我們都知道原子核內一般來說會有質子和中子，原子核裡面的質子數和中子數很多的時候，就很有可能不太穩定。其實這也好理解，隊伍大了就不太好帶，人心很容易散。這時候，就很有可能會崩出兩個質子和兩個中子α射線。

所以，α射線其實是兩個質子和兩個中子組成的，並不帶任何電子，是一種放射性粒子。

但它有個特點，就是很容易受到磁場的影響，就發生偏轉（畢竟帶了兩個正電），而宇宙當中隨處可見的磁場，就會對α射線產生影響。

β射線則是因為原子核中的中子發生了衰變，變成了變成一個質子和一個電子，這時候電子就會被射出去。也就是說，β射線，說白了就是一束電子流。

同樣的，由於帶負電，β射線和α射線一樣，在磁場中都會發生偏轉。

而每一次原子突出α射線或者β射線後，原子核內部就會人心騷動，特別不穩定。這種特別不穩定的狀態，也被叫做高能態。為了能夠冷靜下來，還會伴隨著釋放出能量，這些能量就是γ射線

因此，γ射線一般都是伴隨著α射線、β射線一起產生的。

α射線、β射線除了會受到磁場的影響之外，它們還容易就被擋下來。比如：α射線一張紙就能擋住，β射線一塊鋁板就能擋住，而γ射線要用一堵水泥牆才能擋住。

因為γ射線的穿透力夠強，才會有γ射線暴。

表面上看來，α射線、β射線和γ射線都是射線，但本質上是不同的，這三種射線在傳播過程中與物質的作用也各不相同。下面先來探討他們的本質。

α射線、β射線和γ射線，都是由核反應產生的。核反應主要分為核裂變、核聚變、粒子轟擊、放射性衰變，衰變屬於自然反應，而核裂變、核聚變和粒子轟擊可以人工干預。

放射性元素的原子核會自發的衰變，比如鈾和鐳等，原子核的衰變按所釋放出的射線可以分為三種方式，即α衰變、β衰變和γ衰變。

（上圖為放射性元素鈾238的衰變之旅）

α射線、β射線和γ射線本質上是高速運動的高能粒子流。阿爾法衰變射出的是α粒子，而貝塔衰變射出的是電子，伽馬衰變射出的是光子。若以穿透力排名，γ粒子>β粒子>α粒子。

下面來簡單介紹一下。

α射線是高速運動的α粒子流

α粒子是核反應過程中產生的，它由兩個中子和兩個質子構成，本質上是氦的同位素氦4的原子核。

α粒子是帶兩個單位正電的高能粒子，質量很大為氫原子的4倍，速度可達每秒2萬公里。正是因為質量大且帶電，它在穿過介質後會迅速失去能量，因此穿透力不大，一張薄紙就能將其阻擋。

地球上的氦氣主要就是地球上的放射性元素衰變產生的。

β射線是高速運動的電子流

電子相信就不用多介紹了，它是構成原子的重要粒子，帶有一個單位電荷。原子由帶正電的原子核（原子核由帶一個單位正電荷的質子和電中性的中子構成）和圍繞它的核外電子（負電子）組成。電子質量非常小，原子中99.9%的質量都集中於原子核上。

當原子核發生β衰變時，就會釋出高能電子，其速度可達光速的99%。不過僅僅一張鋁箔就能將其阻擋。

β衰變可分為三種

正貝塔衰變：原子核內的一個質子轉變為一箇中子時，就會向外同時釋放一個正電子和一箇中微子。

負貝塔衰變：原子核內的一箇中子轉變為一個質子時，釋放的是一個負電子，還會產生一個反中微子。

軌道電子俘獲：即原子核從核外電子中俘獲一個電子（負電子）的衰變過程，原子核中一個質子吸收電子後將變為中子，這個過程並不會向外輻射電子，但會向外發射一箇中微子。

（上圖為貝塔衰變的三種反應模式）

在貝塔衰變過程中，正電子若與負電子相遇，就會發生湮滅，並釋放出伽馬射線。

γ射線是高能電磁波，或者說是光子流。

光子的質量為0，不帶電荷，以光速在空間中傳播。伽馬射線是波長短於0.1奈米的電磁波。當原子核從激發態（高能狀態）轉變為基態時就會向外輻射出伽馬射線。

γ射線有很強的穿透力，需要較厚的鉛板才可以將其阻擋，如果是混凝土牆得需要1.5米才能徹底遮蔽它。即使這樣，伽馬射線也很難穿透大氣到達地表。要是沒有大氣層，陸地上估計也就不會有生命了。

宇宙中的伽馬射線主要產生於恆星的核聚變反應。

伽馬射線之所以具有如此強的穿透力，是因為光子沒有質量、沒有電荷，並且光具有波粒二象性，可以很容易的繞開障礙物。雖然所有粒子都具有波粒二象性，光子的波動性顯然更強。

伽瑪射線暴是來自天空中某一方向的伽瑪射線強度在短時間內突然激增的現象，持續時間在0.1-1000秒。伽瑪暴是發生在恆星級天體中的一種現象。伽瑪暴是宇宙中發生的最劇烈的爆炸。

恆星在生命的末期發生超新星爆發，以及黑洞或者中子星發生合併，都會產生伽馬射線暴。伽馬射線暴在宇宙中並不經常發生，一發生就是大事件。

據科學家們的推測，地球上的某次生物大滅絕事件就可能與伽馬射線暴有關。距離地球較近的高能伽馬射線會改變地球的大氣環境。

α射線、β射線和γ射線在宇宙中廣泛存在，在宇宙射線中就存在這三種射線的蹤跡。宇宙射線中89%都是質子（氫原子核），剩下10%是α粒子（氦原子核），β粒子（電子）、γ射線（光子）和中微子等粒子佔據了餘下的1%。

經過上面的介紹，大家知道，阿爾法粒子和貝塔粒子帶有電荷，很容易與其他物質發生相互作用，傳播方向也很容易在電磁場的作用下發生偏轉。阿爾法粒子和貝塔粒子的穿透力也比較弱，正貝塔粒子還很容易發生湮滅反應，故不能形成射線暴。

（三種射線在磁場作用下的偏轉效果示意圖）

而伽馬射線卻不受電磁場的影響，且伽馬射線的穿透力本身就很強，容易聚整合束。形成射線暴的一個重要原因就是大量的高能輻射，在宇宙中顯然只有伽馬射線才具有這個資格，因為各種高能的恆星級天體活動（相對來說，最常見的就是超新星爆發），都會產生大量的伽馬射線。

（上圖為超新星爆發過程的藝術照）

綜上所述，宇宙中沒有α或者β射線暴是合情合理的，只有伽馬射線才能穿越數萬光年與我們相見。