为什么氢能没有大量普及（科普氢的史诗上帝之氢）

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你要问我这世界上最重要、最传奇的元素是什么。那当然是氢，因为今天的题目就是氢，更是因为在其他元素登场之前，氢便主宰了宇宙的物质世界，它是构成万物的基本元素，是当之无愧的宇宙之王，是名副其实的生命之火。

首先是老生常谈的内容，根据现代科学，宇宙来源自147亿年前一颗密度无限大、温度无限高，同时也是我们目前无法理解的一点。这一点便是时间的源头、空间的起点，也是宇宙亿万故事的源点。而在大爆炸之后，宇宙开始了膨胀与冷却，大爆炸之后0.01秒，温度为1000亿K，0,12秒时，为300亿K，1.1秒时，为100亿K，13.83秒时，为30亿K。可以说宇宙诞生4分钟后，后来所需要的所有基本原料都已出现，而它们发生反应的基本模式，也已经设置完成，一场大戏就此拉开了帷幕。

首先在这台大戏中登场的，便是氢，当时新生的宇宙已经走过了30万年的旅程，温度已经冷却到了大约3000℃，此时，氢原子和氦原子具备了它们的特定形态。或许，在宇宙的前30万年中，我们还不知道它所选择的方向，但随着氢和氦的登场，我们已经可以确定，今天的宇宙，今天这个星光璀璨与生机盎然的宇宙，它的形成已经是不可避免的了。为什么下此定论呢？原因很简单，那就是氢和氦是核聚变的基本元素，同时，氢也是组成水分子的基本元素。当然了这么说可能也有点牵强，但至少听起来还是很爽的。

那么问题就来了，为什么是氢原子在宇宙中首先登场呢？难到它的外号是冯巩么？原因就是，原子在最初开始形成的时候，它可用的成分是十分有限的，总的来看就那么几种，有光子、中微子、电子、质子等基本粒子，同时也有基本粒子的基本合成，比如氘核，也就是一个质子加一个中子，还有α粒子，也就是氦核，两个质子加两个中子。而当宇宙年龄到了30万年的时候，中微子与周边物质隔离了开来，不再参与原子的形成，至于光子，这哥们在生成原子的过程中并不是主要成分，也可以忽略。所以，正是质子、电子、中子和α粒子，参与组成了我们宇宙中最初的原子。

α粒子

在这个组合中，质子数大约是α粒子数的11倍，而中子只是零零星星的点缀，所以在原子形成的时候，氢原子核与氦原子核都是现成的，于是便产生了这样的结果，那就是最初产生的原子中，有92%的氢、8%的氦，以及少量的氘。直到今天，虽然将近150亿年已经过去了，但氢和氦依然是整个宇宙中储量最丰富的元素，其中氢占所有元素的90%，而氦占9%。

还有一个问题，既然组成氢原子与氦原子的，只有质子、电子和中子，这哥几个在宇宙诞生时就已经出现了，那么为什么还要等上30万年，才能形成原子呢？原因在于，在此期间，不断下降的温度减慢了质子和电子的运动，速度慢下来之后，电磁力便可以发挥作用了，而正是电磁力将质子与电子结为一体，从而形成了稳定的原子。事实上，在宇宙刚刚诞生的时候，即便是自然界中最强大的力，也就是强相互作用的一种表现形式——核力，也不足以将疯狂运动的质子与中子束缚在一起形成核子。而第一个核子，也就是α粒子，其实是直到宇宙诞生后14秒，体积膨胀到一定程度、温度显著冷却之后才得以形成的。α粒子这么早就形成了，足以见得它的稳定性，相比之下，氘核虽然比α粒子简单，但却不像它那样稳如狗，所以直到宇宙诞生4分钟后，这哥们才得以形成。

之所以如此，背后的原因正是所谓的比结合能，我们知道，组成原子核的核子越多，它的结合能就越高，而结合能与核子数之比，就是比结合能。比结合能越大，原子核中核子结合得就越牢固，原子核也就越稳定，而氦核的比结合能要显著大于氘核的比结合能。至于比氦核更重的原子核之所以没有形成，原因也在于原子核的结合能，这些较重元素的形成，需要很高的结合能，直到第一代恒星出现，它们也才得以在核聚变中诞生。放眼如今的宇宙，每个星系都由恒星和星云组成，而每个星系中的每颗恒星、每个星云，都是由90%的氢原子和9%的氦原子所组成，所以我们可以说，147亿年前，在混沌初开之时，便奠定了如今宇宙闪耀的星光。

妥了，接下来咱也不瞎扯了，直接跳过100多亿年，大约35亿年前，拜氢所赐，在众多围绕恒星运动的行星中，至少有一颗行星上诞生了生命，这颗行星便是地球，当然了在漫长的时光中，地球上的生命也并不知道氢的存在，更不知道氢是什么，直到时间又走过了35亿年。

16世纪初，瑞士炼金术士帕拉塞尔苏斯注意到，酸在腐蚀金属时会产生一种可燃的气态副产品。1671年，罗伯特-波义耳描述了这种气体的性质，1776年，卡文迪许找到了分离氢的方法，并测定了氢的密度。在此之后，拉瓦锡将这一物质命名为氢。从此，人类认识氢、利用氢，并由氢揭开宇宙的奥秘，便拉开了帷幕。

帕拉塞尔苏斯

总之我们可以确定的是，某种基本法则确定了氢和氦在这个宇宙中特殊的混合比例，这一法则来源自何时，或许我们永远也不得而知，但幸运的是，不论如何，从宇宙诞生的那一刻起，氢便决定了自己的主导地位，在漫长的宇宙演化中，它从未缺席，更与整个宇宙的命运息息相关。正如天文学家哈洛-沙普利所说：如果上帝用一个词创造了世界，那个词就是氢。请看下集《氢的史诗：普鲁特假说》。

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