”宇宙中最常见的元素第一是氢,第二是愚蠢。”——哈兰·埃里森
那么第三呢?
现实世界中的一切物质都是由两样东西组成的——带正电的原子核和带负电的电子。原子间的推动、拖拽、吸引、排斥,原子间的相互结合,由原子形成的分子、离子,以及电子的能量状态——构成了整个世界。
虽然我们看到的宇宙特性是由这些原子的量子、电磁特性,以及它们的成份决定的,我们也有必要了解,宇宙并不是一开始就拥有今天我们所知的所有原材料。实际上,最初的宇宙十分单调。
物质多样的结构方式,以及作为基本材料的复杂分子,依赖于种类繁多的原子。我们需要的不仅是大量原子,还需要它们有各种不同的品种,它们原子核内的质子数量要各不相同——这也就是不同元素得以相互区别的根本原因。
我们的躯体需要碳、氮、氧、磷、钙和铁。地壳是由硅和大量重元素构成的;要使地核能够产出热量,则需要元素周期表最上端的一系列最重的自然元素——钍、镭、铀,甚至是微量的钚。
但是回到宇宙的极早期,回到人类和生命、太阳系、行星、恒星还未出现的时代,世上所有的一切,只不过是一片炽热的、电离的质子、中子、电子之海。那时什么元素也没有,也没有原子和原子核——宇宙太热了,以致于这些东西全都无法凝聚在一起。只有随着宇宙的逐渐膨胀和冷却,稳定的物质才得以出现。
随着时间慢慢流逝,第一种原子核开始聚合,氢及其同位素出现了,随后是氦及其同位素,以及微量的锂和铍。铍通过衰变也变成了锂。这个宇宙,以原子核的数量来统计,大约包含92%的氢、8%的氦和0.00000001%的锂;如果用质量来统计,则包含约75-76%的氢,24-25%的氦和0.00000007%的锂。不管用哪种方式,都可以看出,那时的宇宙几乎全是氢和氦。而排在第三位的是锂。
几十万年后,宇宙的温度降低到了足以使中性的原子得以形成;几千万年后,引力的坍缩又引发了恒星的出现。恒星内核中的核聚变,不但照亮了宇宙,还为宇宙提供了更重的元素。
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