现在主流观点认为人类起源于非洲，基因研究也表明人类有共同的祖先。其实今天地球上的人类生物叫智人。古人类学家经过长时间的研究，发现历史上有过十几个人，但只有智人存活至今，其他人都在进化过程中灭绝了。

上图是历史上出现过的人。

化石证据表明，人类是由几百万年前的古猿进化而来的。注意是猿，不是猴，是几百万年前的古猿，不是今天的猿。这两者之间有明显的区别。猿没有尾巴，而猴子有尾巴。

从生物学的角度可以很好的解释人类的起源，那么如何从物理学的角度解释人类的起源呢？从物理角度看问题更深刻。人类的起源其实是万物的起源。没有地球，怎么会有人类？一切都是由各种元素组成的，有机物形成的关键在于碳，那么这些元素是怎么来的呢？今天，对细菌的科学探索将带你了解元素的起源。

古代元素论

关于万物的构成，古人早有思考。古希腊的四元素说和中国古代的五行说是最早的元素说。古人认为世间万物都是由几种简单的元素组成的。但由于当时人类的认知水平落后，总结出来的观点都是错误的，但这确实是最早的元素论。

除了古代的元素论，还有古代的原子论，最早是古希腊哲学家Demok Park Jung Su在《史记》中提出的。Demok Park Jung Su猜测世界上的一切都是由不可分割的粒子组成的，整个世界都是由原子和虚空组成的。这在当时真的是天才的想法。

显然，一个复杂的人体是不可能由如此简单的元素组成的，用这个理论来指导疾病的治疗和拯救生命就更行不通了。

什么是元素？

就人类的认知而言，除了暗能量和暗物质，宇宙中的普通物质都是由各种元素组成的。无论是人还是太阳和地球，都是由各种元素组成的。

现代科学对元素的定义：元素是质子数相同的原子。原子由原子核和原子核外的电子组成，原子核由质子和中子组成。质子和中子的质量差不多，原子核占原子总质量的99%以上。那是因为质子的质量是电子的1836倍。

上图是原子的内部结构。

具有一定数量的质子和中子的一类原子称为核素。一种元素的质子数必须相同，但中子数可以不同。一个元素一般有几个核素，核素是彼此的同位素。比如氢中有三种天然核素：氘、氚，我们通常所说的氢原子就是氘。不同的同位素占元素的比例不同。比如宇宙中的氢主要是原子。

人体由哪几种元素构成？

古人曾认为世间万物是由金木的水、火、土五行构成的。现在科学家已经发现了总共118种元素，其中92种自然存在于地球上。一种元素对应多种核素。目前已经发现了2000多种核素，其中只有300多种是自然产生的，其余都是人工制造的。大多数人造核素是不稳定的，具有放射性。

虽然地球上有92种自然存在的元素，但一般只有那些质子数在84以下的元素才有稳定的核素。据科学家统计，地球上的生命主要由28种元素组成，而人体主要含有11种元素，分别是氧、碳、氢、氮、钙、磷、钾、硫、钠、氯、镁，这11种元素占人体总质量的99%。

除了这些主要元素外，还有一些必需的微量元素，它们通过化学反应形成种类繁多的复杂化合物。这些化合物(主要是有机化合物)以极其复杂的方式排列

元素周期律和元素周期表

年19世纪中期，已经发现了60多种元素，人们总是向往简单有序，于是一些科学家开始研究元素的分类。

英国化学家纽兰兹首先发现化学元素的性质有周期变化，他提出了元素周期变化的八度。此后，俄罗斯化学家门捷列夫通过大量工作完善了元素周期律，发明了元素周期表。

上图是晚年的门捷列夫。

科学家发现，随着相对原子质量的增加，元素的物理化学性质会发生周期性变化。元素周期律的本质是质子数不断增加，电子在原子核外呈周期性排列。外层电子的分布对元素的化学性质有非常重要的影响，比如化合价。

元素周期表的诞生，对于指导人类发现新元素，研究物质的化学变化和性质，起到了非常重要的作用。现代版的元素周期表已经非常完善了。

上图是现代版的元素周期表。

元素的数量还能继续增加吗？

人类现在已经发现了118种元素，那么第119种甚至更多的元素会被发现吗？有一点是明确的，元素的数量是有限的，元素周期表不可能无限扩展。

根据定律，一种元素的原子量不可能无限增加，主要受原子核稳定性的限制。原子核中的质子带相同的电荷。虽然同电荷相互排斥，但强大的核力覆盖了库仑排斥力，强行将它们结合在一起，而中子则起到稳定原子核的作用。另外，中子留在原子核内的寿命会更稳定，而自由中子的寿命只有10多分钟。除了原子核(一个质子)，所有的核素都需要中子。

如图，中子衰变后会转化为质子，释放出一个电子和一个中微子。

随着质子数的增加，原子核内需要越来越多的中子，这将导致原子核稳定性的恶化，最终发生放射性衰变。研究表明，原子序数或质子数在84以上的元素大多是放射性元素，有些放射性元素的原子寿命只有几秒钟。实验还发现，当核素中的质子数和中子数为幻数时，核素的稳定性要高得多。

多，并且稳定核素中质子数和中子数有各自成对的趋势。

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目前有一种叫做稳定岛的理论，该理论预言，在质子数为114、中子数为180附近，有可能存在一些比较稳定的核素。若该理论正确的话，这就意味着还存在更多种类的元素。这些元素可能要在特定环境下才能够稳定存在。

目前看来，理论上还可能存在119号及更多种类的元素，元素周期表还有可能发生改变。

这么多元素从何而来？

元素的种类虽多，却由质子数决定。

科学家们研究发现，宇宙中元素的分布是不均匀的，其中氢元素的丰度最高。随着原子序数的增加，元素在宇宙中的占比也呈下降趋势。不存在一些不同，比如铁和铅的丰度的异常升高，这与元素的稳定性以及核融合有关。

上图为不同元素在宇宙中的相对丰度

不同元素之间可以通过核反应相互转换。至于宇宙中重核元素为何比轻核元素少，这得从元素的诞生说起。

众所周知，宇宙诞生于大爆炸，宇宙中最早的一批原子是氢原子。宇宙中数量众多的恒星就是由氢构成的。恒星在它的生命周期中会发生数轮核聚变反应，那些质量较大的恒星在聚变到铁元素后就不会再聚变了，这是因为铁的平均结合能最大。铁之后的重元素则诞生于恒星死亡时的那一刻，大质量恒星在衰老死亡时会发生超新星爆炸，那时产生的高温高压才足以创造金、银之类的重元素。而重元素又存在较多的不稳定核素，会衰变成更轻的元素，因此才会产生发生重元素的丰度比轻元素少的情况。因为重元素更难合成，并且核素的不稳定性更高。

上图为不同元素的结合能，其中铁元素最高。

根据预测，随着恒星的不断形成及衰老，宇宙中铁元素的含量还将持续升高，氢元素的含量还将会持续下降。

由此可见，宇宙中种类众多的元素都是从氢原子开始构建的，在恒星这个大熔炉中，不断锻造生成其它种类的元素。

来自星星的我们

没错，你没听错，构成我们的材料来自于天上的星星。天上的星星千千万，绝大多数都是恒星。不过我并不是外星人，而是土生土长的地球人。

从上面两张图可以看出，晚期恒星内部中的元素同样可以在地球上和人体中找到。构成我们身体的材料就来源于死亡后的恒星，恒星消亡时那美丽的一瞬间，为生命的诞生创造了可能。宇宙中要是没有碳元素，很有可能就不会诞生人类。

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