在恒稳态问题中,能量是确切的量,初学量子力学的人总是难以摆脱习惯思想的影响．根据测不准原理,当时间的间隔很微小时,能量的变化就会变得非常显著,能量就有可能出现在一无所有的地方．汤川秀树提出的π介子就是这样的典型事例。

汤川认为,介子从原子核中的质子或中子飞出,然后被其他的质子或中子吸收,这种机理使核子(构成原子核的粒子)紧密地结合在一起。

科学家们精密地测量了原子核的质量,发现它几乎等于质子与中子的总质量．我们知道,粒子结合时会放出能量．因为能量就是质量,所以结合后的质量应该略小于粒子质量的总和,我们称之为质量亏损,尽管这个差远远小于原子核的总质量。

汤川的介子质量大约为质子质量的9 分之1．如果在原子核里真的存在这样重的粒子的话,就会造成严重的影响,原子量(基本等于原子核的质量)将会乱套,因为化学书上所记的原子量都不包含介子的质量。

科学家们把介子看作是由不确定性原理推导出的能量(根据我们熟知的公式E=mc2,能量与质量在本质上是一回事)。

介子的存在时间等于光通过原子核所需的时间,大约为10-24 秒．从不确定性原理的公式可以推算出,这时能量的不确定性△E 为108 电子伏特,换算成质量大约为电子质量的2—3 百倍．虽然元素的原子核质量各有其确定的值,但是,按照量子力学的观点,只要时间足够短暂,就可以认为存在足够大的能量或质量。

□图4－2 在哥伦比亚大学讲学的汤川秀树