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化学元素周期表，我们在上化学课的时候都反复背诵过，氢、氦、锂、铍、硼、碳、氮、氧、氟...可是我们有没有发现，我们掌握的化学元素，在周期表里，越往后，我们的文明等级就越高阶。石器文明、青铜文明、铁器文明、钢铁文明、量子文明，随着我们对元素掌握越多，我们的文明也在不断跃升。  元素的降维打击 如果把我们人类的身体和动物的身体按照化学元素来区分，我几乎没有任何的差别。人体所有的DNA包含2040亿个原子，这些原子全部都是由碳、氢、氧、氮、磷构成的，没有别的材料。 如果有一个拥有利爪的狼，奔向原始人，原始人手里如果没有任何工具的话，是如何也抵挡不了的。原始人掌握了更先进的武器，或者说他们掌握了动物们掌握不了的元素，那就是硅酸盐，俗称为石头。硅酸盐要比生物身体当中最硬的骨骼还要坚硬，所以我们能战胜狮子、老虎、狼等猎食者，甚至能战胜比我们大十几倍的猛犸象，而且我们一度把猛犸象给吃灭绝了。  公元前6000年，赫梯人用元素周期表当中第26号元素-铁，打造出了铠甲以及武器。当他们骑着高头大马，出现在巴比伦人面前的时候，感觉是外星人对巴比伦人进行降维打击。在史书上，巴比伦人把赫梯人描绘成了战神。赫梯人把红色的石头放在木炭上加热，之后就造出了比石头更加坚硬的盾牌，以及武器。 随着人类科技的发展，铁元素成为武器的代名词，铁血战士、铁血宰相，都是形容战争当中的勇士，或者战争当中有突出贡献之人。随着更加高阶金属的加入，金属铁也超越了纯铁所拥有的性能。1918年，德国人造出了一台“巴黎大炮”，在距离巴黎100多公里开外，直接轰炸到巴黎市区。  当时的人们很难想象，德国人是如何超越金属铁性能的？按照当时的铸造技术，无论如何也造不出，能耐住如此高温的金属，而且锻造出的炮管长度达到36米，超出了铁金属的强度极限。 德国人掌握了更加高阶的42号元素“钼”。只要在炮管当中加入这种金属，整个合金的强度还有耐热程度都大幅提高。在之后的二战，德国人在炮管当中加入各类稀有金属，这让德国的坦克所向披靡。  这些合金在工业领域，被称为金属的“食盐”。比如钪，只要往铝中添加不到0.2%，这种铝就克服了软的特点，结构稳定，焊接性能强，而且还具备了铝的导电性等特点。我们现在无论是航天、还是汽车，铝材当中都添加的有钪。还有金属铌，只要豌豆大小的铌放入1吨钢材里，能让钢材的强度提高一倍。 但是终结二战的是更加靠后的金属钚和铀，它们是原子弹的主要原料，属于放射性元素。原子弹的威力超越了以往任何热兵器，现在整个世界之所以多年和平，也是有耐于核武器的威慑力。  最初的元素 元素周期表为何越往后，所拥有的能量为何越巨大呢？这和原子所形成的温度有密切的关系。宇宙大爆炸之初，其实整个宇宙只有两种元素，那就是元素周期表的第一二名的氢和氦。 最初的宇宙就像一锅汤，汤里的主要原料就是质子和中子。在今天宇宙世界里，质子和中子的比例是7:1。我们知道中子是极其不稳定的，如果它没有被吸纳进入原子核当中，它会发生β衰变，变成质子。  那么质子与中子7:1的比例是如何形成的呢？在宇宙大爆炸的3分46秒形成的。在宇宙大爆炸的0.01秒，宇宙温度达到1000亿摄氏度，要知道太阳表面也只有6000度，这个温度是太阳温度的1600万倍。 在如此高的温度当中，原子核根本无法稳定存在，哪怕质子和中子结合在一起，也会被立刻遭到轰击，重新裂成碎片。所以这个时候质子与中子是可以相互转换的，质子也可以转换为中子，中子也可以转换为质子。如果质子被一个足够能量的电子撞击，就会变成中子，可是如果温度下降，这些电子也丧失了足够的能量，中子的衰变就不可逆了。  宇宙大爆炸后的14秒钟，宇宙温度由之前的1000亿度，下降到30亿度，而且质子与中子的比例也来到5:1，此时宇宙当中高能量的电子以及正电子都大规模的消失，剩下不足1%。没有了电子的撞击，再加上中子的β衰变，所以中子越来越少。 如果照这个趋势一直发展下去，那么我们这个世界将会只剩下质子。如果在中子β衰变之前，能够和质子形成一个原子核，那么中子衰变也会停止。当温度到达9亿度的时候，也就是宇宙大爆炸的3分46秒，在中子没有完全衰变之前，宇宙当中剩下的中子全部都结合到原子核中。  整个宇宙从这一刻起，质子与中子的比例也就没有发生变化。氦原子是两个质子与两个中子组成的稳定组合，几乎所有的中子最后都进入了氦原子当中，剩下的质子只能组成氢元素。 在之后的38万年，本来处于自由状态下的电子，被吸收到原子核附近。原子的形成，也就意味着我们所看到的物质世界的形成。这些不带电的普通物质，慢慢聚集起来，形成了无数像太阳一样的恒星，它们再一次把整个宇宙给点亮了。 这些因为核聚变而被点亮起来的恒星，像一个个大熔炉，元素周表当中不同的元素，开始在这个大熔炉当中被锻造出来。当然此时宇宙只有两种最轻的元素，那就是元素周期表前两位的氢与氦。  元素都是如何形成的？ 在恒星高温环境当中，氢和氦进一步变化，从氦变成了碳，碳变成了氧，氧变成了硅，只要恒星的温度越高，就越有可能生成周期表越靠后的元素。但是元素的聚变到最后只能能形成铁原子，因为铁是最稳定的元素，哪怕再聚变也释放不出任何能量了。 当恒星聚变为铁元素之后，没有了足够的核聚变，它们也维持不了自己核心温度，同时又抵抗不了自身的压力，于是在恒星爆炸一瞬间，释放出巨大的能量，把自己的外层甩到宇宙当中去，自己只留下一个很小的内核。  这个内核呈现出什么样子，还和恒星爆炸时的温度有关，如果核心的温度比较低，那么会形成一颗中子星，如果这个恒星比较大，会形成一个黑洞。在这些超新星爆炸的时候，还会把铁变成更重的元素，比如金、银、铜等元素。我们地球上很多元素，都是在超新星爆炸的时候产生的。 现在我们地球上金、铅，是大于我们太阳8倍以上的恒星，在走向毁灭的时候，发生超新星爆炸之时产生的。所以我们地球上，每一克的黄金都是超新星爆发的痕迹。  元素的新时代 历史学家喜欢用石器时代、青铜时代、铁器时代、钢铁时代来划分人类的发展史。我们人类目前把元素周期表里能用的元素都已经被利用了，但是如果我们把这些元素结构进行调整，会出现更为神奇的作用。 比如钻石当中每个碳原子会跟周围的4个原子连接在一起形成一个正四面体结构，所以它特别硬。如果把它们像网一样叠在一起，每一层看上去像蜂窝一样，网眼呈正六边形结构的时候，它的材质则比较软。 这种软的材质就是现在大火的石墨烯，石墨烯是一种特别薄的石墨，最薄的只有一层碳原子的网，可以称它为“二维机构”，如果从侧面看，这种材料的厚度只有原子的直径，1克石墨烯材料，可以铺开半个足球场大的面积。 这种材料是目前已知的最薄、最轻，也是最强韧的，它能承受很大的重量，而且几乎完全透光、导电和电热性能都非常优异。我们对元素的运用又呈现出新的局面。 |
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