一、为什么可以实现人造钻石,却没办法人造黄金?

黄金在地球上是最珍贵的元素之一,在宇宙中也十分稀有,含量只有一百亿分之六。氢元素是宇宙中含量最多的元素,与氢相比黄金真是少得可怜,每找到1000亿个氢原子才能找到一个金原子。即使黄金如此稀有,然而宇宙很大,按照太阳系的总质量估算也有400亿亿吨的黄金。

太阳系的黄金储量很高,但以人类目前的技术还开采不到。自古以来,“点石成金”就是全人类共同的梦想,然而所谓的炼金术从来没有成功过。

随着化学的发展,人们认识到炼金术是不可能的。19世纪,门捷列夫提出元素周期表,人类开始科学地研究身边的各种元素,以及它们之间相互转化的可能性。金是元素周期表中的第79种元素,金原子(金-197)是由79个质子、118个中子和79个电子组成的稳定的原子。炼金术通常是指化学反应,只涉及电子的得失,而不涉及原子核的变化,所以不能把其它元素转化成金元素。

人造黄金要靠物理反应,由其它元素的原子核发生聚变或裂变,得到或丢失一定数量的质子和中子。科学家在实验室里利用这种方法获得了各种金的同位素,包括金-195、金-196、金-198和金-199。但是,这些人为制造的金同位素并不稳定,容易衰变和转化成铂或廉价的汞。不仅如此,通过人工核反应制造黄金需要消耗大量的能量,是一门不划算的生意。所以,我们现在见到的黄金都是从金矿中提取的。

地球上的黄金是有限的,宇宙却可以生产黄金,现在已经发现两种方法,一种是超新星爆炸,另一种是中子星相撞。

在恒星的核心,氢元素发生核聚变转化成氦,氦再进一步聚变出更重的元素。恒星生产重元素的能力与它的质量有关,像太阳这类中低质量的恒星,最多只能合成8号元素——氧;质量比太阳大8倍的恒星,也只能合成28号元素镍。大质量的恒星在合成了26号元素铁之后,内核很快会失去平衡,引发超新星爆发的过程,释放出大量的自由中子。铁原子核捕获自由中子,就会合成更重的元素,包括金、铂,乃至铀和钚等。

在中子星碰撞过程中,较低原子量的元素获得了捕获中子的机会,可以合成大量的金元素。2017年,科学家观测到两颗中子星合并事件产生的引力波,代号GW 170817。据估计,这起事件产生了大量的黄金,相当于地球质量的100倍。根据这起引力波事件,科学家推测宇宙中大部分的金元素是由密度极大的天体合并过程产生的。

二、人类为什么无法制造黄金

金是元素周期表中的第79种元素,金原子(金-197)是由79个质子、118个中子和79个电子组成的稳定的原子。而化学反应,只涉及电子的得失,而不涉及原子核的变化,所以不能把其它元素转化成金元素。

人造黄金要靠物理反应,由其它元素的原子核发生聚变或裂变,得到或丢失一定数量的质子和中子。但是,这些人为制造的金同位素并不稳定,容易衰变和转化成铂或汞。

黄金并不是地球自己造出来的,地球本身没这个能力制造黄金。黄金这种元素需要在极高温高压的环境中合成,这样的环境只有中子星能创造。我们现在见到的黄金都是从金矿中提取的,地球上的黄金是有限的。宇宙中的超新星爆炸和中子星相撞可以生产黄金。

三、明明可以人工合成黄金,为什么没人这么做?原因是什么?

明明可以人工合成黄金,为什么没人这么做?原因是什么?众所周知,我们世界的通用货币是黄金,其他的美元、欧元、人民币都只是货币的象征。更重要的是,黄金不仅是货币,而且黄金作为一种贵重金属,还有其他多种功能,为什么人们不合成黄金,而要花大量精力去探索、开采黄金呢?

黄金是一种元素,化学符号为Au,原子序数为79。在世界上发现的118种元素中,有94种存在于自然界,并由其原子核中的质子数决定。我们都知道,质子数决定了元素的类型,最外层的电子决定了元素的化学性质,而原子的结构决定了物质的类型。例如,钻石和石墨有相同的质子数,所以它们是碳,但由于它们有不同的原子结构,它们在宏观上有完全不同的形状。

因此,从理论上讲,要制造黄金,你所要做的就是想办法使一个元素的原子质子数达到79。这看起来不是很容易吗?但这不是一件容易的事,即使以目前人类的技术,这也是非常困难的。金是一种惰性金属,所以它的化学性质极其稳定,只有在极高的温度和压力下才能生产。普遍的观点是,宇宙中所有的黄金都是由中子星和超新星爆炸合并产生的,只有在这些温度和压力下才能产生黄金。即使是恒星的核聚变也只能产生铁。我们的太阳目前只产生氦,换句话说,是不成熟的核聚变。

因此,从理论上讲,要制造黄金,你所要做的就是想办法让一个元素的原子质子数达到79。这看起来不是很容易吗?但这不是一件容易的事,即使以目前人类的技术,这也是非常困难的。

金是一种惰性金属,所以它的化学性质极其稳定,只有在极高的温度和压力下才能生产。普遍的观点是,宇宙中所有的黄金都是由中子星和超新星爆炸合并产生的,只有在这些温度和压力下才能产生黄金。即使是恒星的核聚变也只能产生铁。我们的太阳目前只产生氦,换句话说,是不成熟的核聚变。

四、人类为什么无法制造黄金?

金是元素周期表中的第79种元素,金原子(金-197)是由79个质子、118个中子和79个电子组成的稳定的原子。而化学反应,只涉及电子的得失,而不涉及原子核的变化,所以不能把其它元素转化成金元素。

人造黄金要靠物理反应,由其它元素的原子核发生聚变或裂变,得到或丢失一定数量的质子和中子。但是,这些人为制造的金同位素并不稳定,容易衰变和转化成铂或汞。

金的价值

时至今日,炼金术的含义已经不仅仅只是创造黄金了,而是泛指一系列古代人进行的化学实验,当时的炼金术师可以说是人类最早的一批化学家,直到十七世纪到十八世纪,化学都没有和炼金术分开,一直是炼金术的一部分。

有传言说,牛顿的晚年一直沉迷于炼金术和神学,有人认为是因为牛顿手里的钱不够用,才钻研炼金术试图制造黄金,其实牛顿并不缺钱,他研究炼金术并不是为了炼制黄金,而是从一个不同的角度去研究物质中隐藏的自然规律。

作为经典力学的奠基人,牛顿在科学领域的贡献不言而喻,但是在当时那个时代,神学和炼金术是被当时的社会阶层普遍接受的,牛顿也不能免俗,限制牛顿的并不是他的见识,而是当时整个时代的观点。