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科普：元素从何而来
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有湾友问道，元素从何而来？
人类以前是不知道什么氧啊，氢啊之类的，只是凭着原始的直觉，以水、火之类作为元素。后来化学发展了，人们开始知道有不同的元素，门捷列夫还列了个元素周期表。后来物理学取得发展，知道原子的概念。至于人类知道原子核里有质子与中子，只有80年历史。但随后，人类对于自然界的理解取得爆炸性的突破，我们进一步知道质子中子是由三个夸克组成。
与人类的大多数所谓学说不同，物理科学不是泛泛的空谈，物理学的表达形式是精确数学方程，而且是与实验结果能精确吻合的数学方程。比如说，神九上天的轨道只是牛顿力学方程的计算，但你不会算，就没法玩，算错一点，飞船可能就出事了。所以，虽然牛顿已经去世300多年了，地球上大部分民族还不会造飞机，能放卫星的就更少了。
具体到夸克的运动方程是基于SU（3）的杨-米尔斯量子规范场论。这个杨就是杨振宁。搞清了小到中子、质子的粒子的方程，我们就可以解释元素的来源了。
爱因斯坦之前的人以为宇宙是不变的，爱因斯坦自己也以为宇宙是不变的。但有人拿爱因斯坦的引力方程一算，发现宇宙应该膨胀。宇宙大爆炸理论是当今宇宙学的一个模型，来自爱因斯坦引力方程的一个解。之所以叫大爆炸，是因为这个理论刚推出来的时候，遭到嘲笑，被嘲笑者起了个大爆炸的名称---big bang theory。但科学理论这东西是不管是否有人嘲笑的，关键是看理论是否与现实相对应。大爆炸理论解释了我们观测到的各种宇宙现象，与观测结果极为吻合，而其他理论无法解释天象观测，结果big bang成了当今公认的标准宇宙模型。
宇宙大爆炸后最开始时温度极高，中子、质子、电子之间都是可以互相转换的，可谓一片高能混沌。随着宇宙的膨胀，温度开始下降，当温度降到一个程度，中子、质子可以稳定存在，中子与质子数量开始达到一个平衡。由于中子质量比质子大一点，因此质子数量约为中子数量的5倍（这可以通过统计物理的所谓玻尔兹曼分布计算）。然后中子与质子结合，形成氦原子，而剩下的质子就是氢原子了。所以，这个宇宙中氢原子与氦原子的比例约为4比1，这个比例与实际观测接近。换言之，宇宙中的物质主要是氢，占75%，其次是氦，占25%。由于宇宙急剧膨胀，温度、密度急剧降低，除了极小量的锂原子外，其它的元素还来不及形成。
那么其他的元素，比如说氧元素是怎么形成的呢？这些是恒星内部聚变的产物。大家知道，在太阳内部，氢聚变成氦，产生能量，但氦原子还可以继续聚变成更重的元素。碳啊、氧啊、硅啊，还有毒死人的铊，等等等就是在太阳这样的恒星内部“烧”出来的。
但是恒星内元素聚变到铁就很难继续了。因为在铁之前，轻的元素聚变能产生能量，这些产生的能量维持继续聚变需要的高温，但聚变到铁的时候，却需要消耗能量，这就导致温度降低，也就导致聚变无法自我维持下去。
那么比铁更重的元素，如黄金是怎么来的呢？
当一颗恒星烧完燃料，变成一个大铁球的时候，如果质量超过一个大小，引力很大，而没有其他力抵抗引力，这个星体就会发生所谓坍塌、星体剧烈缩小、温度急剧增高，最后产生超新星爆发。我曾经写过一个超新星的科普，可以参考。更重的元素就是在超新星爆发过程中产生的。
所以，难怪黄金那么稀有，那都是超新星爆发的遗迹，是STAR DUST啊。
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发表评论 评论 (24 个评论)
- 回复 雨柔
- 哈哈～这是科普啊？晕死。我看你的信心也不小。要相信宇宙，恒星，太阳那么一爆炸就形成了，而动物，人类是自己进化出来的，四季交替，恒星之间精确运转，都是自个儿就行成的，你需要的信心不小于我相信神创论的信心。
- 回复 岳东晓
- 物理科学不像神学。神仙学说一拍脑袋就是一个神仙，不需要任何道理的，阿拉、上帝、土地公公。
雨柔: 哈哈～这是科普啊？晕死。我看你的信心也不小。要相信宇宙，恒星，太阳那么一爆炸就形成了，而动物，人类是自己进化出来的，四季交替，恒星之间精确运转，都是自 ...
大爆炸理论只是一个通俗的说法，具体的是爱因斯坦广义相对论的一个数学解，而且这个解能够与观测的宇宙现象吻合。
- 回复 岳东晓
- 大爆炸是当今宇宙学的一个模型，来自爱因斯坦引力方程的一个解。之所以叫大爆炸，是因为这个理论刚推出来的时候，遭到嘲笑，被嘲笑着起了个大爆炸的名称---big bang。
雨柔: 你明白他在说什么吗？大爆炸到底是怎么回事呀？
但科学理论这东西是不管是否有人嘲笑的，关键是看理论是否与现实相对应。大爆炸理论解释了我们观测到的各种宇宙现象，与观测结果极为吻合，结果它成了当今公认的标准宇宙模型。
- 回复 雨柔
- 你来科普一下，到底是怎么回事，哈哈～～我看你也是凭着信心相信滴～～关于这个学说，你获得了多少已证明的证据？
岳东晓: 物理科学不像神学。神仙学说一拍脑袋就是一个神仙，不需要任何道理的，阿拉、上帝、土地公公。
大爆炸理论只是一个通俗的说法，具体的是爱因斯坦广义相对论的一 ...
为什么我信，而你不信呢？原因其实很简单，因为神的恩典临到了我，让我看见了你所不能看见的～所以我要为你祈求，愿你也能看见。因为他实在太伟大了，超乎你的想象。
- 回复 雨柔
- 嗯，能说具体，通俗一些吗？大爆炸到底是怎么回事呢？
岳东晓: 大爆炸是当今宇宙学的一个模型，来自爱因斯坦引力方程的一个解。之所以叫大爆炸，是因为这个理论刚推出来的时候，遭到嘲笑，被嘲笑着起了个大爆炸的名称---big b ...
- 回复 雨柔
- 我觉得讨论时，最好不要加入低端，loser etc.之类的评语，这样讨论可以更友好，平等，我们只是观念不同，不存在高与低，你觉得呢？你可以去掉那些跟讨论无益的评论，只摆事实吗？Thanks.
岳东晓: 在现代科学面前，那些原始迷信显得太低端了。
- 回复 岳东晓
- 低端与高端是一个技术词汇。原始迷信当然属于比较低端的，是在人类对自然界缺乏理解的情况下，在人类文明比较落后的情况下的对自然现象的超自然解释。
雨柔: 我觉得讨论时，最好不要加入低端，loser etc.之类的评语，这样讨论可以更友好，平等，我们只是观念不同，不存在高与低，你觉得呢？你可以去掉那些跟讨论无益的评 ...
- 回复 雨柔
- 那么请问高端，你认为信基督是迷信。也就是说你不认为神存在，是这样吗？能说说你的理由吗？
岳东晓: 低端与高端是一个技术词汇。原始迷信当然属于比较低端的，是在人类对自然界缺乏理解的情况下，在人类文明比较落后的情况下的对自然现象的超自然解释。 ...
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- 2008旧闻一则：
英国国教拟就150年前打压进化论致歉达尔文(图)
http://news.sohu.com/20080915/n259558716.shtml
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- 教廷∶达尔文进化论符教义
http://www.douban.com/group/topic/5372636/
