當(dāng)你觸摸自己的皮膚、呼吸空氣中的氧氣時,或許不會想到:構(gòu)成你身體的每一個原子,都承載著一段跨越 138 億年的宇宙記憶。
從宇宙大爆炸的瞬間,到恒星的誕生與死亡,再到地球生命的出現(xiàn),這些微小的原子完成了一場驚心動魄的 “宇宙漂流”,最終匯聚成你我。解讀原子的故事,就是在追溯我們與宇宙最深層的聯(lián)系。
138 億年前,宇宙在一場密度無限大、溫度高達 1032 攝氏度的大爆炸中誕生。最初的宇宙里,沒有原子,只有夸克、膠子等最基本的粒子在高溫中劇烈碰撞。直到大爆炸后約 1 秒,宇宙溫度降至 101?攝氏度,夸克開始結(jié)合形成質(zhì)子和中子 —— 這是構(gòu)建原子的 “基石”。
大爆炸后 3 分鐘,宇宙溫度冷卻到 10?攝氏度,質(zhì)子和中子終于有條件結(jié)合成原子核,形成了氫(占比約 75%)和氦(占比約 25%)的原子核,這是宇宙中最早的 “核物質(zhì)”。但此時的宇宙仍處于等離子態(tài),帶正電的原子核與帶負(fù)電的電子相互分離,直到大爆炸后 38 萬年,宇宙溫度降至 3000 攝氏度,電子才被原子核捕獲,形成了穩(wěn)定的氫原子和氦原子。這兩種最簡單的原子,成為了宇宙中所有物質(zhì)的 “原始材料”,也為你我身體里的原子埋下了第一顆 “時間膠囊”。
氫和氦無法直接構(gòu)成生命,更復(fù)雜的原子(如碳、氧、氮 —— 構(gòu)成人體的核心元素),需要在宇宙中最極端的 “煉金工坊”—— 恒星內(nèi)部誕生。
當(dāng)宇宙中的氫原子和氦原子在引力作用下聚集,形成質(zhì)量巨大的星云時,恒星便開始孕育。
星云在自身引力下不斷收縮,核心溫度升至 1000 萬攝氏度,氫原子核會發(fā)生核聚變,聚變成氦原子核,并釋放出巨大能量,恒星就此進入 “主序星” 階段(如太陽目前的狀態(tài))。
當(dāng)恒星核心的氫燃料耗盡,氦原子核會繼續(xù)聚變,形成碳、氧等更重的元素。質(zhì)量更大的恒星(質(zhì)量超過太陽 8 倍),核心溫度能達到數(shù)十億攝氏度,還能將碳、氧進一步聚變成氖、鎂、硅,直至鐵元素。鐵是核聚變的 “終點”—— 聚變鐵元素需要吸收能量,而非釋放能量,恒星核心的能量供應(yīng)就此中斷。
此時,恒星會在引力作用下急劇坍縮,隨后發(fā)生猛烈的 “超新星爆發(fā)”,在瞬間將核心中形成的鐵、金、銀等重元素拋向宇宙空間。這些被拋射的元素,與宇宙中的原始?xì)怏w混合,成為新一代恒星和行星的 “原料”,也為構(gòu)成生命的原子賦予了 “恒星基因”。
約 46 億年前,太陽系所在的星云(包含大量超新星爆發(fā)殘留的重元素)在引力作用下收縮,形成了太陽和八大行星,地球便是其中之一。此時,構(gòu)成地球的原子中,既有大爆炸留下的氫和氦,也有恒星核聚變和超新星爆發(fā)產(chǎn)生的碳、氧、氮、鐵等元素。
地球形成后,經(jīng)過數(shù)億年的演化,原始海洋出現(xiàn),大氣環(huán)境逐漸穩(wěn)定。宇宙中漂流而來的原子,在海洋中通過化學(xué)反應(yīng)形成了簡單的有機物,最終演化出生命。從最初的單細(xì)胞生物,到復(fù)雜的多細(xì)胞生物,再到人類,構(gòu)成生命的原子始終在 “循環(huán)利用”—— 一棵樹木通過光合作用吸收二氧化碳中的碳元素,長成枝干;一只鹿吃掉樹木的葉子,將碳元素轉(zhuǎn)化為自身的組織;當(dāng)鹿死亡后,身體中的原子會回歸土壤和大氣,再次參與到新的生命循環(huán)中。
你身體里的碳元素,可能來自 10 億年前一顆超新星的爆發(fā);你血液中的鐵元素,或許曾是某顆恒星核心的 “燃料”;你呼吸的氧原子,可能在地球誕生初期就已存在。這些原子跨越 138 億年的時空,從宇宙深處來到地球,最終構(gòu)成了獨一無二的你 —— 從這個角度看,每個人都是 “宇宙的孩子”,身體里流淌著大爆炸和恒星的 “余溫”。
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