原子是如何產生的？原子，人類以及宇宙有著怎樣的故事？

我們每一個人都是由原子組成的宇宙，多個原子組成簡單的單體分子，然后組裝成復雜的有機大分子，這些大分子又組成細胞的細胞器。這就是你，一個由大約75萬億個特殊細胞組成的集合，今天我們聊下：宇宙、原子和我們的故事！

一個原子和人、一個人和太陽系

無論一個人體有多復雜，但在本質上我們仍然只是原子的集合。并且數量驚人，我們每個人身體內大約包含10^28個原子。

那么人體和一個原子在規模和大小上到底差距是多少呢？這里有一個思考原子大小比較形象的類比：把人體的原子數量(10^28個)看成組成太陽系的“一個原子”!

太陽系的物質，全部加在一起，包含了大約10^57個原子，也就是說太陽系中有10^29個“人類原子集合”。所以一個原子和人相比，就像一個人和整個太陽系相比。這就是原子和人體的規模大小！

而組成人體的每一種原子都有自己的故事，并可以追溯到宇宙的誕生時期。

宇宙和原子的故事

大約137億年前，宇宙中還不存在任何形式的物質。所有的物質和能量都已真空勢能的形式存在，大約在10^-36秒真空勢能導致宇宙開始暴漲，10^33秒暴漲結束，真空勢能衰變為物質粒子，宇宙進入再加熱階段，這時就形成了夸克膠子等離子湯，這就是我們所說的大爆炸的開端！由于此時宇宙的溫度太高，密度太大，夸克和膠子也無法凝聚成重子物質。

但是宇宙膨脹和冷卻的速度非常快。不到一秒鐘，夸克和膠子就可以凝聚成了穩定的質子和中子，它們是構成所有原子核的基本構件。

此時的質子試圖與中子融合形成氘，但是宇宙的輻射能量太高，形成的氘不到一納秒就被高溫電離，所以還需要再等待宇宙的繼續膨脹！

大約三分鐘后，一些中子衰變為質子，最后宇宙冷卻到足以形成穩定的原子核。質子和剩余的中子很快形成了氘，然后是氦-3，最后氦-3與一個氘融合，變成了氦-4原子核。宇宙初期只有8%的原子變成了氦-4；另外92%的原子只是普通的質子，也被稱為氫核。

從原子核形成到第一個中性原子的形成，宇宙又經歷了38萬年的持續膨脹和冷卻！直到溫度降低到質子和電子可以穩定的結合在一起。中性原子形成意味著宇宙從一鍋炙熱的等離子體濃湯變的開始透明了，光子可以不在受到任何阻擋，沿著最后的方向傳播，這也是宇宙大爆炸后第一次發出的光，被稱為大爆炸的輝光——微波背景輻射！

在接下來一億年左右的時間里，宇宙一片黑暗，充滿了大量的原始氣體云，萬有引力開始發揮了它的魔力，一些密度稍微高一點的區域開始以越來越快的速度吸引周圍的物質，隨著溫度和壓力的升高，在坍縮中心點燃了核聚變，宇宙的第一代恒星形成了！但絕大多數原子，超過95%都不是第一代恒星的組成部分。

原子在形成恒心以后，會在高溫下再次被電離！而此時宇宙的氣體云都是由濃密的中性原子構成的，而中性原子會吸收大部分的可見光，所以這時的宇宙被稱為黑暗時期，也就是不可見時期！

第一代恒星形成以后，由于強烈的輻射，也會電離一部分周圍的氣體云。

但大多數原子被包裹在密集的分子云中，不會受到輻射的影響。所以宇宙還需要大量的恒星，來進行徹底的電離！這個電離過程經歷了十億年的時間，宇宙進入了透明時期！這也是我們一抬頭能看見星星的原因，因為大部分可見光可以穿過星際氣體云到達我們的眼睛！

在恒星中原子失去了電子，被緩慢的沉降到恒星的核心，在恒星的核心中氫核融合成氦核。當核心耗盡氫燃料時，氦又開始聚變，形成一個碳核！

大質量恒星會將碳核一直聚變到鐵，還有少量的鈷和鎳。當恒星的核心停止核聚變時，坍塌過程中重力勢能會爆發出巨大的能量，恒星會在超新星爆發中死亡，而恒星一生中產生的元素會被拋灑到星際介質中，這些元素在星際空間中又存在了數十億年。

原子和我們的故事

在宇宙中，大量的恒星不停的經歷著生死周期的循環，豐富著星際介質中的元素，星際介質又會在引力的作用下，開始聚集，恒星再次形成。

在銀河系的一個不起眼的角落里，也發生著同樣的事情！這是我們太陽系的原始行星盤，我們的太陽，地球包括太陽系的一切，都在這里形成！

從宇宙誕生創造的氫元素開始，到恒星的形成、到我們地球的形成！我們已經獲得了元素周期表中所有的元素，它們構成了這個多樣化世界的基石！例如：恒星核聚變產生的碳原子會與四個氫原子結合，變成甲烷，隨著時間的推移，甲烷又會經歷了數百萬種不同的化學反應，構成更復雜的分子結構！

而這些分子在生命誕生的過程中成為細菌DNA的一部分，然后成為植物細胞壁的一部分，最終成為一個復雜有機體的一部分，它們也直接構成了我們人類，或者形成食物，被我們吃掉！

這個碳原子目前有可能就在你的一個紅細胞里，在紅細胞里它會持續大約120天，直到這個細胞被另外一個細胞所取代。

雖然我們身體內所有的細胞都進行著生命循環，但你仍然是原來的你，原子只是在你體內或體外發揮著不同的功能。

這些原子或者分子會根據你身體內DNA編碼的指令，不停的復制出新的細胞來更換你身體里凋亡的細胞，這個過程中每一次使用的原子都是不一樣的。

總結：一個原子的宇宙，宇宙中的原子

在你身體里的10^28個原子中，每一個都有一個壯觀和獨特的故事！費曼有句名言，

“我/一個原子的宇宙/宇宙中的一個原子。”

宇宙的故事就在你身體里的每一個原子里。所以我們的故事可以追溯到137億年之前，這就是你。一個原子的宇宙，這個宇宙中的一個原子。