宇宙地层之二原子家族

　　01
　　138亿年前，一次大爆炸开启了这个宇宙波澜壮阔的演化历史
　　大爆炸之前，没有时间、空间，只有一个奇点，它是万物的种子
　　那是一团混沌的纯能量，能量密度足以把时空融化
　　大爆炸发生的那一刻，在几普朗克时间内
　　宇宙暴胀，能量密度迅速下降
　　时间与空间，随之诞生，宇宙建构出时空的基底结构
　　狂暴的第一秒，定义了宇宙万物，一条永不中断的因果链将贯穿宇宙的一生
　　早期宇宙，温度极高，除了时空结构，还无法形成任何稳定的粒子结构
　　宇宙继续膨胀，一切都在冷却
　　能量转变，万物初开
　　物质和辐射不断从纯能量中形成
　　宇宙中开始出现质子、中子、光子、电子、中微子等基本粒子
　　02
　　大爆炸后30万年，宇宙已膨胀无数倍，温度进一步降低到约3000摄氏度。核力、电磁力足以将质子、中子、电子束缚在一起，形成中性原子。
　　质子与中子结合形成原子核，原子核与电子结合形成原子，这一过程在时空各处重复上演，大量原子结构在宇宙中形成。
　　宇宙早期形成的原子中，绝大部分是氢原子，包含小部分氦原子，而在此后的演化过程中，氢原子将经历各种极端环境，在宇宙大熔炉中，形成丰富的元素，宇宙中所有元素都来自这些氢元素的合成。
　　恒星被称为元素之母，内部高温高压环境下，不停地发生核聚变反应，制造新元素。
　　外层燃烧较轻的元素，将它们转换成较重的元素，从而为内层提供融合材料，一颗高质量的恒星可以将元素融合到铁。
　　恒星在生命的最后时刻，较轻的元素在外层，较重的元素在内层，就像一颗洋葱，不同的元素融合在不同的层中。
　　最后在剧烈的爆炸中，巨量元素喷散而出，氦、碳、氧、钠、氮、钾、硫、铁等元素，被洒向太空。
　　除了恒星内部的核反应，宇宙中还有更极端的环境，发生更剧烈的反应，形成比铁更重的元素，比如：中子星合并、超新星爆发。
　　中子星是宇宙中除黑洞外密度最大的天体，具有超强的磁场。
　　当两颗中子星相遇时，会互相旋绕，发生猛烈相撞，中子星合并会释放出大量的中子，产生比铁更重的重元素，比如金、银、铀，等等。
　　一对中子星碰撞所抛出的中子星碎片里形成的黄金，可达到几十到几百个地球那么重。
　　03
　　在漫长的演化历程中，宇宙大熔炉不停地煅造出新元素，最终形成元素周期表中的所有天然元素：氢氦锂铍硼、碳氮氧氟氖、钠镁铝硅磷、硫氯氩钾钙等等。
　　今天在可观测宇宙内，原子总数达到10的80次方。
　　在原子大家族中，最多的是73%的氢元素，其次是25%的氦元素，而其它元素的总和不超过2%。
　　宇宙继续膨胀，温度继续下降，原子的结构与性质在宇宙中愈发稳定并长期存在下来，数量巨大、种类繁多的原子，将成为建构物质世界的原材料。
　　如果这10的80次方个原子在可观测宇宙内均匀分布，平均每4个立方米约有一个原子，这比地球上最好的实验室制造的真空还要空十亿倍。
　　这些原子并不会均匀分布在宇宙中，宇宙有足够长的时间、足够大的舞台，挥舞天文数字的原子，在广袤的时空中上演各种奇迹。
　　百亿年来，宇宙中形成的天体千姿百态，宏观结构跨越数十亿光年，灿烂的星海包罗万象。
　　宇宙中肉眼可见的一切事物，包括太空中的天体、生活中的物品、动物和植物，都由一个一个微小的原子组合而成，我们都是星尘。
　　一片雪花包含10的18次方个原子，一滴水包含10的21次方个原子，太阳包含10的57次方个原子，人体包含10的27次方个原子，其中6种元素：碳、氧、氢、氮、钙、磷，占了我们身体的99.1%。
　　我们今天喝的水中的氢元素，来自于宇宙大爆炸早期；我们体内的铁元素，来自于恒星内部核聚变反应；艺术品上的黄金，可能诞生于时空某处的中子星合并。
　　04
　　宇宙万物皆是奇迹，宏伟壮观的天体、神奇美妙的生命、乃至一个简单的原子。你不可能真正理解宇宙中的任何事物，乃至一个简单的原子，除非你领悟了时空的真正含义。
　　弦理论认为，宇宙中所有的物质，都来自同一个基元：普朗克长度下一根根振动的弦。
　　弦在十一维时空中蜷缩的卡-丘空间里绕来绕去，以不同方式振荡，形成不同基本粒子：电子、质子、中子，它们继续结合形成原子。
　　原子自身的内部结构决定了原子复杂的性质与特征，电的、热的、磁的、光的等等，而元素周期表中各种元素的诞生，为复杂化学和生物学提供了先决条件，由这些原子建构出来的物质世界必然是五彩斑斓、丰富多彩。
　　在物质世界与时空结构的关系中，原子作为一种中间结构，往底层连接宇宙的基本结构，组合在一起时又构建起宏观世界。
　　时空结构定义并造化了原子，承载了原子的所有性质和特征。原子的存在依赖于宇宙的基本结构，原子的结构与时空结构不可分割。
　　时空结构是宇宙的地基，丰富多样的原子是原材料，宇宙演化将步入一个新阶段：恒星纪。
　　原子将在可观测宇宙中形成星球、星系、星系群，一个丰富多彩的物质世界即将登上宇宙大舞台。