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        我們的身體起源于遠(yuǎn)古的恒星爆炸

        2017-03-29 19:27:48科特·施塔格
        讀者·校園版 2017年8期
        關(guān)鍵詞:氧原子氫原子原子核

        科特·施塔格

        在一個充滿生命的星球上,任何一個分子的消亡都是不可避免的,在歷史長河中也是無關(guān)緊要的。在漢斯·莫爾和彼得·朔普費(fèi)爾合著的《植物生理學(xué)》中,他們曾測算,自4億年前陸生植物進(jìn)化出森林以來,它們的光合作用就相當(dāng)于將所有的地表水分解了60遍。

        從地質(zhì)學(xué)的角度來講,你所使用的大多數(shù)水和氧氣的年齡普遍只有幾個世紀(jì)或數(shù)千年,而非數(shù)百萬年。因此,盡管我們和恐龍呼吸著同樣的空氣、喝同樣的水這樣的想法很酷,但在很大程度上并非事實(shí)。另一方面,構(gòu)成這些氧氣與水的原子的歷史就要悠久多了。

        如果你可以檢測舌尖上分泌的單個水分子,或許你能發(fā)現(xiàn)宇宙兩個不同歷史階段留存下的遺跡。138億年前,在宇宙大爆炸發(fā)生后不久,屬于你的那些氫原子就在亞原子顆粒的云團(tuán)中凝聚而成。但氧原子還完全沒有出現(xiàn),因?yàn)檠踉有枰诤阈侵行纬?,而此時第一顆恒星都還沒“出生”。你體內(nèi)的那些氧原子比氫原子要年輕幾百萬歲甚至幾十億歲。

        當(dāng)原始的氫原子聚集成團(tuán)簇,并變得足夠龐大、密度足夠大、溫度足夠高,便足以引發(fā)核聚變反應(yīng)——第一代恒星就被點(diǎn)燃了。太陽核心的溫度高達(dá)數(shù)千萬攝氏度,其能量也來自類似的反應(yīng)。在那團(tuán)無比燦爛的等離子體中,電子脫離原子核的束縛,失去電子的原子核直接轟擊了其他沒有電子云保護(hù)的原子核。如此猛烈的撞擊使得帶正電荷的質(zhì)子克服了相互之間的斥力,更強(qiáng)大的核力(強(qiáng)作用力)將它們結(jié)合在一起。新形成的結(jié)合體是氦原子的原子核。太陽能夠在1.5億千米以外促成地球上全部的光合作用,能夠讓你躺在沙灘上曬日光浴,靠的都是核聚變產(chǎn)生的巨大能量。

        然而,你體內(nèi)的氧原子誕生于更大的恒星中,這樣的恒星可以使氫原子聚變成更重的元素。在水分子中,氫原子依附于占絕大部分質(zhì)量的氧原子,但形成氧元素的核子曾經(jīng)與更輕盈也更古老的氫原子是完全相同的。

        當(dāng)超巨星逐漸衰老并死亡時,新形成的氧原子就像花粉一樣,從這朵明亮的火焰之花上飄落,飄散到了太空中。對夜空的觀察好比是在游覽一座花園,組成生命的各種元素在花園中漸漸成熟,而你的身體就是恒星花園收獲的果實(shí)組成的復(fù)合體。

        人們常說太陽為父、大地為母,但從原子層面上說,更精確的闡述應(yīng)該是,地球和太陽都是我們的兄弟姐妹,因?yàn)樾纬伤鼈兊暮阈菤埡?,其成分和我們體內(nèi)的元素一模一樣。從某種意義上來講,地球確實(shí)是我們的代孕母親,因?yàn)槲覀兊纳眢w起源于它,但我們?nèi)缃衲軌虼嬖冢旧线€是因?yàn)槟切┮呀?jīng)死去很久的恒星生母。

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