奥克洛金字塔

卡尔·萨巴格（Karl Sabbagh）

作家，电视节目制片人，著有《记住童年：记忆是如何背叛我们的》（Remembering Our Childhood: How Memory Betrays Us）。

当观察结果无法由当前的理论加以阐释时，就需要有新的科学阐释诞生。科学方法的力量，就在于其极为丰富的理解，能够从一个尝试之中，涌现出新的阐释。这就像是一个倒置的金字塔，最初以观察到的现象作为起点，其往往只是略微偏离了规则，然后不断扩展推理层级，层层递进，直到整个金字塔能够提供令人满意和确定的全面阐释。

我所心仪的这类阐释之一，可追溯到1972年，是在非洲中西部加蓬的上奥果韦省的奥克洛所产铀矿的例行抽样中，研究人员所观察到的一个小小异常现象，之后在法国实验室进行了分析。自然存在的铀岩样本，通常含有两种类型铀原子：铀238和铀235两种同位素。大多数原子为铀238，但有0.7%为铀235。事实上，更为准确地说，这个数字是0.72%，但当样本抵达法国时，测到的数值“仅为”0.717%，这意味着，比预期的铀原子235少0.003%。

我们现在已经知道，这样的比例差异只会发生在核反应堆的人工环境中，铀235在连锁反应中被中子撞击，从而导致比例发生了变化。但是这个样本是来自加蓬的矿场，当时整个非洲大陆并没有核反应堆，所以这个解释并不成立。或者说这个解释有可能成立吗？

差不多20年前，科学家曾主张，在地球的某个地方，可能曾经使铀矿床像天然核裂变反应堆那样运转过。他们提出了如下3个必要条件：

1．矿床大小应该大于诱导裂变的中子路径的平均长度，即70厘米。

2．铀235原子要比现在天然矿石中的含量更高，大致在3%而非0.72%。

3．必须有核反应堆中的所谓的减速剂，即一种能“覆盖”射出的中子并使其减缓的物质，让中子更易于诱导裂变。

这3个条件完全适用于20亿年前的奥克洛矿床。矿床面积比最初的预测要大得多。并且，铀235的半衰期为7.04亿年，约为铀238衰变速度的6倍，因此在前几个半衰期中（大约为20亿年），矿床中会有更多的铀235，足够诱导可持续的连锁反应。以此倒推，这两种同位素的相对比例约为97:3，而不是如今的99.3:0.7。而且，岩石层起初是可以与地下水接触的，这表明会有如下的事情发生：

连锁反应应该发生在被水所包围的矿石中，所以铀原子曾分裂并产生热量。热量将水变成水蒸气，破坏减缓核反应的能力，从而使中子逸出，反应停止。水蒸气凝结成液态水，用来覆盖中子的发射。更多中子被保留下来，使得原子进行分裂，并重新启动连锁反应。

通过解释一块小石子中两种原子比例所具有的细微异常，引领了关于数十亿年前，在地球的特定地点所发生的一系列事件的描述。在1.5亿年期间，天然核反应堆会持续半小时，并放出热量，然后关闭反应堆两个半小时后再次启动，平均产生了100千万功率，犹如汽车发动机的动力。如此的阐释不仅深邃、美妙又优雅也让人难以置疑。该理论不依赖于观点或偏见或欲望，与其他诸多有关世界如何运作的“阐释”截然不同，这是最佳的科学力量。