子乾，兴趣使然的科普 阅读原文 这是一个很长的故事。 宇宙大爆炸理论认为我们的宇宙起源于 137 亿年前的一次大爆炸。在大爆炸的初期，物质密度极大，温度极高，主要成分为夸克和胶子，夸克和胶子之间有着强烈的相互作用，而这团物质也被叫做夸克胶子等离子体。 宇宙的历史 然后随着宇宙的膨胀，高温高密的夸克胶子等离子体也不断膨胀冷却，几分之一秒后，夸克聚集在一起产生质子和中子。几分钟后，这些质子和中子结合成原子核，最初的离子产生了。 除了夸克和胶子，最初的物质中还存在大量的高能光子，在大爆炸的第一毫秒内，温度超过 100 亿开尔文，光子的平均能量超过一百万电子伏特，这些高能光子可以很容易的产生正负电子对： 当然，正负电子对也会发生湮灭反应变成一对高能光子，这是一个动态的过程，在最开始的几秒达到了动态的平衡。但是随着宇宙的膨胀，物质温度降低，高能光子的数量减少，因此，正负电子开始大量的湮灭成光子。 在这个过程中，由于某些目前还不知道的原因，正负电子的数量发生了不对称，每十亿个电子 - 正电子对中大约就多出一个电子。不仅电子，在夸克 - 反夸克对的湮灭过程中也发生了这样的不对称，这就是著名的正反物质不对称现象。虽然目前还不知道导致这种现象的具体原因是什么，但是这使得我们的宇宙在冷却的过程中，正反物质没有全部湮灭成光子，进而才能形成我们的宇宙。 正反物质不对称 此时宇宙的温度还是很高，电子、质子以及中子动能非常高，整体的物质以等离子体的形式存在。此时产生的光与等离子体会有很强烈的相互作用，光在其中很容易被吸收而无法远距离传播。这个时期的宇宙是不透明的，这被称为“黑暗时代”。 随着宇宙的不断膨胀和冷却，温度持续降低，物质之间的反应变得越来越缓慢。原子是由原子核和核外电子构成的，而自由电子被束缚在原子核周围的轨道中，形成了第一个原子，发生在宇宙大爆炸后的第 38 万年。此时逐渐生成了氢气和氦气，这被称为“再结合”。原子核俘获电子的过程会释放光子，此时由于原子整体都是不带电的，因此宇宙中的物质变得透明起来，释放的光子能够远距离传播，宇宙亮了起来。这个过程中放出的光子直到现在也能被探测到，也就是宇宙微波背景辐射。 宇宙微波背景辐射 随着氢气与氦气的不断增多，这些气体在万有引力的作用下不断地聚合到一起，形成宏观的天体。这个天体不断地吸引周围的氢氦元素，质量也不断增加，天体中心的压力也不断增大，当达到一个临界值时，核聚变就开始了，恒星也就诞生了。目前的观察结果表明，第一颗恒星在大爆炸之后约 1.5-2 亿年形成。 此后发生在恒星中心的核聚变不断地产生更重的元素，比如说对形成生命最为关键的碳元素和氧元素。恒星内部的核聚变一直持续的产生重元素，直到铁的出现。 恒星中心主要物质变为铁之后，就很难再通过核聚变产生更重的元素了，中心巨大的压力把铁原子中的电子压入到原子核中，把原子核中的质子变为中子，最后整个恒星的内核都变成中子了。而在这个过程中恒心内核的温度和密度会剧烈升高，然后引发大爆炸，也就是超新星爆发。 超新星爆发示意图 一颗超新星所释放的辐射能量可以与太阳在其一生中辐射能量的总和相当，并可能持续几周至几个月甚至几年才会逐渐衰减。这个过程不仅会释放出大量的能量，还会产生出大量铁元素之后的元素，比如金等，然后这些物质被大量的抛入到星际空间，原始的恒星只留下了一个中子星内核。 许多科学家相信，太阳系内的重元素就来源于临近的超新星爆发。太阳系是在大爆炸发生 90 亿年后才诞生的，大约有 46 亿年的历史。目前普遍认为，太阳和太阳系的其余部分是由巨大的旋转的气体和尘埃云形成的，被称为太阳星云。 太阳以及太阳系行星在形成的过程中，也把周围的重元素吸引过来。这些重元素就是地球上重元素的来源。 太阳系元素丰度图 这些元素在地球上经过 45 亿年的演化，从无机物到有机物，从单细胞生物到多细胞生物，从低等生物到高等生物，一直到目前的智慧生物人类。从最初的宇宙大爆炸时的夸克胶子等离子体到 137 亿年后人体内的一部分，这些重元素实在是经历了一个漫长的历史啊！ 人体元素构成 我们，来自于星星， 最终，也要回归于星星。 我们，都是星星的孩子！ 仰望星空， 那闪闪发光的， 正是我们的心！ 阅读原文
