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生物化学读书笔记系列(三)元素诞生记

小伙伴们,还记得这张图吗?

Credit: Particle Data Group at Lawrence Berkeley National Lab.

这是宇宙进化图,一图千亿年,真真不简单。此文只剖析其中的化学部分。下面两位,大家一定不陌生。

道尔顿,近代化学之父,近代原子理论的提出者;拉瓦锡,现代化学之父,给出了元素的定义。右图那张可谓是最知名的科学家肖像之一了,以后会专门撰文,敬请期待。需要特别指出的是,道尔顿的“近代化学之父”,貌似只在中国被认可。如果在Google中搜索的时候,发现并没有“father of ……”。这个也可以理解,历史原因嘛。恩格斯曾经评价道尔顿是近代化学之父。

此外,近代,现代,英文分别怎么说大家知道吗?据我所知,都叫modern。比如,《中国近现代史》译为《Chinese Modern History》。

 

两位前辈当得起化学之父,说明原子和元素在化学中的奠基作用。所以,我们对于宇宙的进化,就从原子开始。

 

宇宙诞生后的第4分钟,质子和中子结合产生H原子核和He原子核。约第38万年,产生了H原子和He原子。而原子的形成,使得宇宙微波背景辐射可以被看到了,也就是说,探测到的光都是由此发出的。那么为什么之前电磁波就不能在宇宙中穿行,而之后就可以了呢?这个和宇宙的密度有关,由于宇宙在膨胀,4分钟的时候,只产生了H和He的原子核,当时的密度是100 g/cm3(要知道金的密度只有20g/cm3),如此高的密度,电磁波是无法通过的;而到了38万年,产生了H和He原子,密度仅为10-21g/cm3(水的密度为1 g/cm3),此时,波宝宝就撒欢儿了。

 

38万年-3亿年间,在引力作用下,H和He原子开始聚集,慢慢的,第一代恒星出现。这帮小伙伴们质量巨大,生命短暂,我们无法探测到它们。3亿年-10亿年间,产生了第一批恒星,这帮小伙伴们质量巨大,发光极强,中心是一个超大的黑洞。幸运的是,我们可以探测到它们。小伙伴们知道,原子遇到强光,可以被电离成离子。第一批恒星如此强的光,当然使得H和He原子电离为离子。变成离子后,剩下的光就可以尽情奔跑了,一不小心两不小心就被看到了。

https://en.wikipedia.org/

那么,其他元素呢?小伙伴们还记得下面这个图吗?

http://shirts.jayarrcustoms.com/product/stardust

 

你我本星尘,不难想象,其他元素来自恒星煅烧的灰烬。图示如下:

https://snews.bnl.gov/popsci/eit-sun-14sep1999-304A.jpg

 

详细步骤如下:

https://en.wikipedia.org/wiki/Proton%E2%80%93proton_chain_reaction

https://en.wikipedia.org/wiki/Triple-alpha_process

https://www.csus.edu/indiv/t/taylorc/

 

推荐一款游戏,模拟了自然界中垂死恒星中的核反应。玩熟练之后,上面都是soeasy。

http://dimit.me/Fe26/index_zh_CN.html

 

至此,Fe之前的元素悉数到位,已经足够形成种类繁多的化合物了,化合物形成结构,结构组成生命,低级生命进化到高级生命。

 

下面会是一个系列,猜猜我会讲什么?

www.pixabay.com

 

 

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