水今天我們談?wù)撘幌滤疄槭裁慈绱酥匾?H?O(它的分子式)不僅是孩子們?cè)趯W(xué)校里記得的唯一的化學(xué)分子式，也是生命的母體。因此，通過(guò)了解什么是水以及宇宙中的第一滴水是怎么來(lái)的，你就能更好地了解你是由什么組成的。

什么是水？水的配方

讓我們把一些水凍結(jié)成塊冰，用我們最好的刀片開(kāi)始切割。如果我們一直切，最終我們會(huì)得到一個(gè)由3個(gè)原子組成的簇(兩個(gè)氫原子和一個(gè)氧原子)。這說(shuō)明了什么?

水是一種化合物，但它對(duì)生命如此重要，以至于幾個(gè)世紀(jì)以來(lái)，我們一直認(rèn)為水是一種不可分割的元素。這意味著我們永遠(yuǎn)只討論水分子而不討論水原子。所以如果我們要從頭開(kāi)始制造水，我們需要一些原子(氫和氧)，而要制造原子，我們需要質(zhì)子和電子。

所以如果我們要數(shù)，我們會(huì)看到氫原子有1個(gè)電子和1個(gè)質(zhì)子，而氧原子有8個(gè)。但我們僅僅靠計(jì)算并不能解釋為什么我們需要混合2個(gè)氫原子和1個(gè)氧原子才能得到水，或者為什么鈉(11個(gè)質(zhì)子)是一種活潑性軟金屬，而氯(17個(gè)質(zhì)子)是一種腐蝕性氣體。這是因?yàn)榛瘜W(xué)也是關(guān)于電子如何分布的。

事實(shí)上，電子絕對(duì)不是一個(gè)靜態(tài)的實(shí)體，它們?cè)谠雍酥車(chē)奂谲壍绤^(qū)域，有點(diǎn)像蜜蜂在蜂巢周?chē)?。所以化學(xué)也是關(guān)于一個(gè)原子中所有可用的電子是如何分布在它所有的軌道上的。

原子內(nèi)部沒(méi)有引力，它的所有成分都是由靜電力結(jié)合在一起的，在靜電力中電子是負(fù)電粒子，質(zhì)子是正電粒子。然而，電子可以從原子中剝離出來(lái)，當(dāng)這種情況發(fā)生時(shí)，原子將帶一個(gè)正電荷，因?yàn)樗鼘簳r(shí)比電子擁有更多的質(zhì)子，它也將被稱為“離子”。這也是為什么原子中的質(zhì)子數(shù)非常重要，并決定著它的性質(zhì)。反過(guò)來(lái)，質(zhì)子也不那么容易移動(dòng)，如果你想把它們從原子核中挖出來(lái)，你需要很大的能量，最終你會(huì)把原子變成另外一種元素。

原子中還有另一種粒子，它的質(zhì)量和質(zhì)子差不多，但不帶任何電荷，我們稱之為中子。一般來(lái)說(shuō)，較重的原子會(huì)有更多的中子，所以當(dāng)我們?cè)谔?、氧和氮中中子和質(zhì)子的比例幾乎相同時(shí)，例如，鉛中的中子相對(duì)于它的質(zhì)子會(huì)多出40%。然而，有時(shí)即使是相同元素的原子也會(huì)有不同數(shù)量的中子，例如:

1. 氧氣可以有7或8或9或10個(gè)中子和8個(gè)質(zhì)子
2. 氫可以有0或1或2個(gè)中子，但通常99.99%的氫原子沒(méi)有中子。當(dāng)氫有中子時(shí)，它被稱為重氫或氘。

這些化學(xué)常識(shí)可能你已經(jīng)很清楚了，但是我們宇宙的造水造水之旅和這些密切相關(guān)。

宇宙的造水之旅

• 創(chuàng)世之初

宇宙中所有的物質(zhì)都聚集在一個(gè)體積很小很小，質(zhì)量密度無(wú)限高的一個(gè)點(diǎn)上。隨后宇宙發(fā)生了大爆炸。今天，我們只看到一個(gè)曾經(jīng)是宇宙火球的模糊而冰冷的遺跡。大爆炸后的百萬(wàn)分之一秒標(biāo)志了時(shí)間和宇宙的誕生。有了它們，我們得到了1萬(wàn)億攝氏度的溫度的質(zhì)子和電子的宇宙湯。為了讓湯更辣，湯里還加入了中子和中微子，并在x射線湯里燉。然而，這個(gè)溫度實(shí)在太高了，電子和質(zhì)子無(wú)法相互牢牢地吸引，所以在一段時(shí)間內(nèi)什么也沒(méi)有發(fā)生。所以我們不得不等上100秒，溫度才開(kāi)始下降到30億度左右，剛好足夠讓粒子之間發(fā)生更強(qiáng)的相互作用。例如，由于質(zhì)子和中子之間的作用力非常強(qiáng)，它們立即開(kāi)始結(jié)合，并開(kāi)始形成較重的元素。在4000攝氏度時(shí)，質(zhì)子可以與電子結(jié)合，開(kāi)始形成氫原子。

• 制造原子

如果只是為了大爆炸，我們會(huì)有一個(gè)非常短的元素周期表，由非常小的元素列表組成。然而，在這片宇宙氣體云中，有些區(qū)域的密度略大于其他區(qū)域。這種不均勻性造成了一個(gè)極小的引力，這個(gè)引力逐漸變得更強(qiáng)，并開(kāi)始將物質(zhì)凝聚成致密的團(tuán)塊，于是引力就誕生了。

隨著時(shí)間的推移，引力變得越來(lái)越強(qiáng)，它的拉力導(dǎo)致物體再次升溫，直到它開(kāi)始燃燒。今天我們稱這些火球?yàn)椤靶切恰?。這些是真正的創(chuàng)造引擎，宇宙中負(fù)責(zé)制造和轉(zhuǎn)化元素的煉金術(shù)士。

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事實(shí)上，在熾熱的恒星中心，氫原子核與較重的元素融合，推動(dòng)了一個(gè)稱為核聚變地發(fā)生。然而,元素的質(zhì)量不是整個(gè)氫的原子量的倍數(shù),這是因?yàn)橥凰氐脑刈鳛橐粋€(gè)混合存在,還因?yàn)橐恍〔糠仲|(zhì)量花釋放巨大的能量,失蹤的質(zhì)量可以使用著名的計(jì)算公式:E = mc ^ 2。

在這個(gè)階段，這顆恒星正在燃燒氦來(lái)為其原子制造活動(dòng)提供燃料。所以原子核融合形成氧、碳等..，恒星的大小也決定了它的命運(yùn)，事實(shí)上，大恒星以一種非凡的方式結(jié)束了它們的生命，伴隨著一聲巨響。在某個(gè)階段，它們會(huì)變成超新星并爆炸。很明顯，如此巨大的能量可以制造出更多的元素，比如釷和鈾。

綜上所述，大爆炸觸發(fā)了元素的形成，形成的三種最常見(jiàn)的元素按豐度順序排列:氦、氫氣和氧氣。

考慮到氦是一種宇宙孤獨(dú)者，一種不活躍的元素，氫和氧這種宇宙中最受歡迎的活躍元素的結(jié)合產(chǎn)生了像水這樣特別的東西。

所以水是兩種不可思議的宇宙創(chuàng)造的結(jié)果:

• 制造氫湯的大爆炸
• 以及將氫轉(zhuǎn)化成許多其他元素的恒星煉金術(shù)

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水！

顯然古希臘人知道這一點(diǎn)!他們猜測(cè)我們的星球起源于混沌。從詞源上看，chaos意為“氣體”。說(shuō)到氣體，今天我們知道我們星球的大氣層在形成時(shí)是完全不同的。事實(shí)上，在生命起源前的地球上，我們有大量的氣體，如氖、氬和氪，這些氣體在化學(xué)上是無(wú)反應(yīng)的，因此我們本以為它們會(huì)一直存在于我們的星球上。但是，我們必須考慮到，我們的星球表面上并不完全是一個(gè)免受撞擊的地方。

事實(shí)上，很有可能我們星球上被大量的小天體撞擊，其撞擊可能造成了一場(chǎng)全球性的災(zāi)難?？茖W(xué)家們認(rèn)為，地球甚至可能與火星大小的天體相撞。這次撞擊和釋放的巨大能量，大到足以把所有的大氣層都燒光，讓我們的星球在數(shù)百萬(wàn)年的時(shí)間里成為一個(gè)光禿禿的巖漿球。順便說(shuō)一下，這次撞擊也可能削掉了我們星球的一大塊，形成了月球。

45億年前，我們的星球開(kāi)始冷卻，所有的元素開(kāi)始凝結(jié)。顯然，最重的元素傾向于下沉到行星的核心，而比較輕的元素形成了巖石外殼。巖漿還溶解了許多化合物，在一個(gè)稱為脫氣的過(guò)程中釋放蒸汽。由于地球的重力場(chǎng)不夠強(qiáng)，不足以保留一些比較輕的氣體，像氫這樣的輕元素散失到太空，即使在今天，我們的星球仍然在不斷地失去水蒸汽和氫，但速度非常緩慢。

在上層大氣中發(fā)生著光解的過(guò)程，在這個(gè)過(guò)程中來(lái)自太陽(yáng)的紫外線把水分解成氧和氫。隨著氫進(jìn)入太空。自從我們的星球形成以來(lái)，由于光解作用，我們只損失了0.2%的水資源儲(chǔ)備。

對(duì)我們的星球來(lái)說(shuō)，現(xiàn)在是潮濕的時(shí)代，天空中有大量的水蒸汽。當(dāng)?shù)厍虻闹饾u冷卻，水蒸氣凝結(jié)，我們的開(kāi)始了一場(chǎng)持續(xù)降雨，讓整個(gè)地球表面被海洋覆蓋。圣經(jīng)上說(shuō)這一定是一場(chǎng)全球性的洪水。為生命的出現(xiàn)創(chuàng)造了條件。