解读原子的故事,你我身体里的原子都可追溯到138亿年前的大爆炸

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2、以数字来描绘,我们的身体中约有75万亿个细胞,不可计数的细胞组合成一个复杂的系统。人体,一个错综复杂的生命网络,实则可简化为无数原子的组合。在人体中,原子的数量约有10的28次方个,这是个难以想象的庞大数字。太阳系内所有原子的总数约为10的57次方个,这数字看似不大,但这只是你的感官所误。

3、那无比庞大的原子群体,每个都藏匿着宇宙的秘密,可以追溯到宇宙的起源,追溯到大爆炸的那一刻。我们所知,主流科学理论将宇宙的起点定在138亿年前的一次大爆炸。在爆炸的初始,宇宙为纯能量所填充,以真空势能的形式存在。

4、爆炸发生后的一瞬间,宇宙开始膨胀,而随着温度和密度的急剧下降,基本物质开始形成,宇宙中充满了炽热的粒子汤。宇宙初期,温度和密度极高,无法形成重元素。

5、随着宇宙的膨胀,温度和密度迅速下降。几乎一瞬间,胶子和夸克结合成为中子和质子,这一瞬间是至关重要的,它意味着我们所见的物质的诞生。

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1、但是,此时的中子和质子尚不能构成原子核,因为宇宙初期的辐射强度极高,即便形成了氢原子核,也会立即被电离。接下来的几分钟,宇宙进一步冷却,最终形成了原子核,最初为氢,其次为氦,其中大部分为氢原子核,占总数的约90%。然而,仅有原子核还远远不够,真正的原子尚未形成。这漫长的过程耗时38万年,在此期间,宇宙持续膨胀并冷却,最终使原子核得以捕获电子,形成中性原子。

2、中性原子的诞生,标志着宇宙性质的巨大转变,因为这代表着炽热的粒子汤宇宙开始变得透明,光子得以在宇宙中自由传播,诞生了宇宙的第一缕光,即微波背景辐射,也被称为大爆炸的余晖,现在我们仍能检测到,只是能量已大为减弱。许多人在童年时观看黑白电视,无信号时屏幕上出现的雪花,正是大爆炸余晖的痕迹。尽管光子可以自由飞行,但在接下来的漫长时间里,宇宙仍被一片黑暗笼罩,因为宇宙中充满了大量的气体云。这些气体云在引力作用下逐渐发生改变。

3、引力是万有的,宇宙中的气体云密度和温度分布并不均等,某些区域密度较高,引力也较大,会吸引更多的气体云,导致密度不断增加,如同滚雪球一般。当温度和内部压力达到一个临界点,宇宙演化中的一个重要节点出现。气体云开始向中心急剧坍缩,核聚变开始,宇宙中的第一颗恒星诞生。在此之前,宇宙已经经历了长达一亿年的黑暗。

4、恒星的形成,打破了黑暗,让宇宙开始闪耀。在恒星的核心区域,原子再次被电离,失去电子,回到粒子汤状态。

5、氢原子核不断进行核聚变,形成氦,当氢耗尽时,氦核会继续核聚变,形成更重的元素。质量较大的恒星核心会一直进行核聚变,直至铁元素。因为铁元素具有最大的比结合能,轻于铁的元素在核聚变中释放能量,而铁核聚变不但不释放能量,反而需要吸收能量。

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