金屬“疲勞”
談到金屬疲勞，大家一定覺得很奇怪，難道金屬也會疲勞嗎？會的，它跟人一樣，超過了一定限度，就會疲勞。
不妨我們用鐵絲做個實驗，如果直著去拉，那是很難折斷的，但要是反複彎折，就很容易弄斷了。這說明，像鋼鐵這樣的金屬，在反複變化的外力作用下，它的強度要比在不變外力作用下小得多。人們便把這種現象叫做金屬疲勞。
金屬雖然像人一樣會發生疲勞，但卻同人的疲勞有著本質的區別。人疲勞後，經過一定的休息就可以恢複，而金屬疲勞則永遠不能恢複，因而造成許多惡性破壞事件，如輪船沉沒、飛機墜毀、橋梁倒塌等。據估計，在現代機器設備中，有８０～９０％或零部件的損壞，都是由金屬的疲勞造成的。因為金屬部件所受的外力超過一定限度，在材料內部抵抗最弱的地方，會出現人眼察覺不到的裂紋。如果部件所受外力不變，微小的裂紋就不會發展，材料也不易損壞。如果部件所受的是一種方向或大小經常重複變化的外力，那麼，金屬材料內部的微小裂紋就會時而張開，時而相壓，時而互相研磨，使裂紋擴大和發展。當裂紋擴大到一定程度，金屬材料被削弱到不再能承擔外力時，隻要有一點偶然的衝擊，零部件就會發生斷裂。所以，金屬疲勞造成的破壞，往往都是突如其來，沒有明顯的跡象讓人察覺。
金屬“疲勞”一詞，最早是由法國學者Ｊ·—Ｖ彭賽提出來的。但對金屬疲勞進行研究的，則是德國科學家Ａ·沃勒，他在１９世紀５０年代，就發現了表現金屬疲勞特性的Ｓ—Ｎ曲線，並提出了疲勞極限的概念。盡管對金屬疲勞的研究已經有１００多年了，做為綜合性的應用學科，已經從物理學的固體力學和金屬物理學領域中分離出來，但許多問題仍沒有得到解決。
現在，人們對金屬的疲勞問題仍在不懈地探索著。其中人們最為關注的，是如何對現代化工業設備采取預防和保護措施，防患於未然。比如，選擇具有較高抗疲勞性能的材料，防止應力集中，合理布局結構，提高構件表麵加工質量和采用一些新技術和新工藝等。
再就是從理論上探討金屬疲勞造成破壞的原理是什麼。在這方麵，科學家們進行了各種各樣的分析和研究。在疲勞破壞機理研究中，就有人提出循環軟化、滑移、位錯、空洞合並和拉鏈等說法。在疲勞積累損傷方麵，目前已建立了幾十種損傷理論，包括線性理論、修正理論經驗公式和半經驗公式等；在疲勞裂紋擴展方麵，已提出了幾十個裂紋擴展公式。但這些觀點和實驗方法，都具有很大的局限性和片麵性，還需科學家們付出更大的辛勞和努力。
金屬疲勞問題，是現代工業麵臨的大敵，如不及時解決，將會遺患無窮。所以，現在世界各國的科學家，都在進行不懈的努力，設法克服這種疑難。相信在不遠的將來，這方麵的研究會有重大的突破。
原子核解密
原子很小，直徑隻有一百億分之一米。在１根頭發絲的端麵上，能排下一萬億個原子。原子雖小，其內卻並非毫無結構，而是一個豐富多彩的“世界”：一個直徑為一千萬億分之一米的核（即核的直徑為原子的十萬分之一）和眾多（至少１個)繞核運動的電子。若將原子放大１０２１（即１０萬億億）倍，它就像我們的太陽係了，太陽是核，眾多繞太陽運動的行星是電子。即便是核，其內也是一個色彩斑斕的世界：由眾多狀態各異的質子和中子組成。這些質子和中子以３００多種不同的組合方式，構成一個天然龐大的原子核家族，家族“人員”達３００多種。自１９３４年以來，人工還製造了２４００多種核（元）素，這更壯大了原子核家族的氣勢。但這些人造核素“命運”多舛、壽命短，不穩定，叫做奇異原子核。
氫原子核隻有一個質子，大多數氧核有８個質子和中子，記作168O8，鈾核有兩種，23892U146和23592U143，都是第９２號原子的核心，但核內中子數不同，23892U146含１４６個中子，則23592U143隻含１４３個中子。23592U143占自然界所有鈾的千分之七，是核能利用的主要原料。上述各原子核均是自然界存在的穩定原子核，其內的質子數Ｚ和中子數Ｎ滿足一定的關係。不滿足這種關係的原子核就不穩定，將發生放射性衰變。或者說穩定原子核的Ｎ／Ｚ的值是一定的（有一個允許範圍），偏離了這一範圍，原子核就不穩定。若偏離得太大，原子核就根本無法存在，“拚”不起來。人造核素的Ｚ／Ｎ值越來越偏離穩定值，於是顯示出了一係列奇異的性質（故稱之為奇異原子核）。天然存在的３００多種核素大部分是穩定的，約有十分之一是不穩定的，通過釋放α或β或γ射線（α即氦核42He2，β即電子或正電子，γ是高能光子)而衰變。按照核理論，若無放射性衰變，自然界應存在約８０００種核素。因此，人類應還能製造出幾千種新核素或奇異原子核。
按照《辭海》，放射性是“不穩定原子核自發放出α、β、γ射線的現象。”現在，這個定義必須大大地加以擴充。１９８２年，科學家發現某些奇異原子核具有質子放射性，處於基態的人造核素１５１Ｌｕ（Ｌｕ表示鑥）和１４７Ｔｍ（Ｔｍ表示銩）能自發地釋放出一個質子［天然鑥（第７１號元素）的大多數（９７．４％）是１７５Ｌｕ，比人造的１５１Ｌｕ多２４個中子；天然銩（第６９號元素）全部是１６９Ｔｍ，比人造的１４７Ｔｍ多２２個中子。１５１Ｌｕ和１４７Ｔｍ的“Ｚ／Ｎ”值均遠離穩定的“Ｚ／Ｎ”值中子極為貧乏而質子則大大過剩］。此外，還有β緩發粒子，包括β緩發α粒子（一個原子核經β衰變後，變成另一處於激發態的原子核，隨後新生原子核又發射出α粒子）、β緩發中子、β緩發質子、β緩發雙中子、β緩發三中子、β緩發雙質子、β緩發氚，迄今已發現１０００餘種核素存在β緩發粒子，理論上預告至少有1０００個核素存在β緩發粒子。１９８４年發現某些重核可自發放射146C8，１９８５年發現自發發射2010Ne14，理論預言，處於基態的原子核應能自發發射雙質子、中子或雙中子。
中子數或質子數為２，８，２０，２８，４０，５０，８２等的原子核特別穩定，叫作“幻數”核（１９４９年邁耶與簡森創立了核的殼層模型，解釋了“幻數”，邁耶與簡森因此榮獲１９６３年度諾貝爾物理學獎）。幻數核和鄰近幻數的核呈球形（閉殼層是球對稱的），與幻數偏離遠的原子核則有形變，有的如（扁盤式的）大餅形，有的如橄欖球形，甚至有的如雪茄煙狀（１９５３年，奧·玻爾與莫特遜創建了核的集體模型，解釋核的形變，榮獲１９７５年度的諾貝爾物理學獎）。這緣自於穩定或近穩定的原子核。人造核素遠離穩定區，在形體上也有獨特之處。有些奇異原子核在基態時呈球形，但到了激發態卻不是，有形變。例如人造18480Hg，其質子數Ｚ＝８０，與質子幻數（８２）接近，在基態時是球形，與天然穩定18480Hg類似，但處於激發態時就有形變，與22020Hg在激發態也呈球形不同。在奇異原子核中，還存在“變形幻數”。當中子數或質子數等於這種數時，相應的原子核形變很大。例如，３８就是一個典型的形變幻數。
幻數與核能量有著巧妙的聯係。球形核隻有集體振動，“形變”核才有轉動。相應於振動的能量比較高，一般在１兆電子伏特（1電子伏特＝１．６×１０－１９焦耳）左右。例如10268Ni34(Z＝28，為幻數)是典型球核，第一激發態能量Ｅ１為１．１７兆電子伏特。相應於轉動的能量比較低，例如，15464Gd90是典型形變核，Ｅ１隻有０．１２３兆電子伏特。原子核２４ｇＰｕ，形變很厲害，其Ｅ１為０．０４２８兆電子伏特。最近發現了形變更厲害的“超”形變核：10038Sr62和7436Kr38，其Ｅ１分別為０．０３兆電子伏特和０．０２８兆電子伏特，它們均具有形變幻數３８（一個是質子數為３８，另一個是中子數為３８）。當原子核既具有形變幻數（Ｚ＝３８），又具有球形幻數（Ｎ＝４０）時，核仍有形變，形變幻數（比球形幻數）“幻”得更厲害。現在，科學家正在尋找Ｚ和Ｎ都等於３８的原子核，期望創造形變新記錄。
奇異原子核的奇特性質，正在不斷地被揭露出來，這極大地豐富了核世界或核家族裏的核現象。也許，隨著奇異核一個個被製出來，Ｚ／Ｎ值逐漸遠離穩定區，將會發現更加奇異的核現象，甚至導致現有核理論的重大修改和突破。
誇克揭密
我國古代哲學家莊子說：“一尺之棰，日取其半，萬事不竭。”指出了物質的無限可分性。但是，人們對物質的無限可分性，是逐步認識到的，誇克模式的提出，就是人的這一認識的深化。
在人們開始認識物質世界的時候，就提出了各種各樣的說法。古希臘的一些哲學家認為，世上各種各樣的物質，都是由一些永遠不變，不可再分的基本單位構成，他們把這種基本單位叫原子。直到１６世紀後半葉才由物理學家證實了原子的存在。後來意大利科學家阿伏伽德羅又提出了分子學說，補充了道爾頓的原子論。由此人們便形成了這樣一種思維模式：物質由分子組成，分子由原子組成，原子不能再分。