宇宙元素：氢


宇宙诞生至今已经100多亿年了，第一代恒星已经寥寥无几。而第一代恒星在死亡以后，喷发出众多气体，有些继续集聚在一起，又形成第二代、第三代恒星，以及环绕它们旋转的行星、卫星等。我们的太阳就是一颗第二代或第三代恒星，我们地球上的石头、铜铁以及其他元素，都是来自于几十亿甚至一百多亿年前的恒星喷发出来的物质凝聚而成的。

（原始地球，当时太阳系还很混乱，到处是小行星等不速之客，地面上如同地狱。但这些元素都来自于之前的一次恒星爆发。）

然而在我们的地球上，氢的丰度（丰度不是丰满或丰收的程度，而是元素的相对含量）只排在第九位，非常之少，这是什么原因呢？原来，地球和木星、土星等巨行星相比，实在是一颗太小的行星了，引力太小，像氮气和氧气这种密度大一些的气体可以受到吸引留在大气层，而像氢气、氦气这种很轻的气体在漫长的岁月中就慢慢散逸到宇宙太空中了。

（木卫二的幻想图，受到木星强大的引力，人类幻想上面会有高达200km高的喷泉，完爆所有人工景象。我希望中国政府应尽早宣布对木卫二的占有权，未来上面的水资源会很值钱。）

笛卡尔是法国伟大的哲学家、物理学家、数学家、神学家，他的名言：“我思故我在！”这里为了吸引人气，我们说说他的八卦，话说他50多岁以后成为了18岁瑞典公主的数学老师，然后他们相爱了，这当然是王室不允许的，因为当时的笛卡尔也就是个穷酸教师。公主为此苦苦相争，笛卡尔还是被赶走，在流浪漂泊的路上他写了13封情书给公主，前12封因为过于赤裸裸都被防火墙拦截了，万般无奈，笛卡尔寄出了最后一封，只有一则公式：r= 1 + cosθ，果然穿越了防线，公主看了以后秒懂，原来这就是传说中的“心脏线”。后来公主成为瑞典女王，再派人去找之前的老情人，可惜的是，笛卡尔已经死于黑死病了。）

二元论在化学上的体现就是“生命力学说”，化学家认为，生命以外的物质都属于无机物，生命之所以有活力，原因在于生命中存在有含有生命力的物质，化学家的责任就是要研究有机物质如何产生“生命力”，以及这种“生命力”是如何转化的。在那个年代里，无机物质被大量合成出来，但是有机物却只能从动植物中提取，原因就在于当时大家认为：要想从无机物质合成有机物质，那是不可能的。

当时持有这种观点的代表人物就是瑞典大科学家贝采里乌斯，他在科学领域是一个类似孔子的角色，培养了众多学生。他一直到56岁才结婚，老婆才24岁，是瑞典国务大臣的女儿，当他从教堂把他新婚的娇妻带回家以后，这个女人惊呆了，原来贝采里乌斯的家里东倒西歪地睡了20几个学生。估计就是这原因，让这位大科终生无嗣。他和他的学生们在我们后面的故事里还会多次亮相，在这里他先扮演配角，主角是他的学生。

笛卡尔 心形函数

笛卡尔强调科学的目的在于造福人类，使人成为自然界的主人和统治者。他反对经院哲学和神学，提出怀疑一切的“系统怀疑的方法”。但他还提出了“我思故我在”的原则，强调不能怀疑以思维为其属性的独立的精神实体的存在。

这些“上帝”也在我们的宇宙中，他们只是启动的更早的智慧生命，他们或怀着如同大卫鲍曼的高尚目的，要创造新世界；或者只是一个试验员，星系只是他们的实验室而已，我们这些生命都只不过是他们培养皿中的试验品而已。他们或者和我们一样，遗传物质也是碳基的DNA，或者和我们的DNA类型根本不一样，是硅基、其他元素基或者根本不是基于原子态的。
【“上帝”在宇宙中吗？】

更大的可能，这个“试验场”是整个宇宙，“上帝”这个程序员为我们这个宇宙设定好了参数，然后点击了一下“run”，就一边喝咖啡泡妞去了，然后回头一看这个“program”运行的怎么样了，他的这个回头对于我们来说可能是几十年，也可能是几亿年，更大的可能是他可以缩进，我们的宇宙进程只是他的一部Video或者Replay而已。

这样的“上帝”不存在于我们所能理解的宇宙中，他们超越了我们的维度，或者说，时空维度本身都有可能是他们创造的。在他们创造的宇宙中，碳基的DNA也许是其中最有效的形成生命的方式，也许不一定。甚至，他们创造我们宇宙更大的可能是做其他用途，我们根本无法理解的用途，而我们这些自以为是的人类只是一些副产物而已，根本得不到他们注视的。

而在程序员“上帝”的世界里，他也有他们世界的“物理”法则，他也必须要遵循他们世界的“物理”法则，而创造这些“物理”法则就是“上帝”的“上帝”。

女娲补天

划时代的大化学家： 拉瓦锡



拉瓦锡的发现在化学史上堪称最重要的一个里程碑，没有之一，整个化学领域发生了翻天覆地的变化。这之前的古希腊四大元素也好，吉伯硫汞元素也好，贝谢尔三要素理论也好，一下子都被丢到化学史的垃圾堆里了，从拉瓦锡开始，新一代化学家们才有可能来认真研究一下，原来围绕着我们的全部世界究竟是由哪些元素组成的，这些元素都被定义成不能再分解成更简单的物质，当时的化学家们对元素的理解和我们现在没有任何不同。

那么，哪些物质是最简单的呢？

拉瓦锡之前，所有的化学家都说：“磷当然比干磷酸更复杂，金属当然比锈粉更复杂，因为磷是由磷酸和燃素组成的，金属也包括锈粉和燃素。”

然而现在必须承认磷是元素了，而干磷酸是磷和氧的化合物。同理，碳是元素，而碳酸气（二氧化碳）是化合物。拉瓦锡又宣布所有的金属都是元素，而锈粉是化合物。

之前人们都认为空气是元素，现在很明朗了，空气中有“火焰空气”氧，还有一种“无用空气”，我们现在都知道这是氮气。

氢的篇章中提到了，经过百万富翁卡文迪许和拉瓦锡的研究，水也被证明是化合物，里面含有两种元素：氢和氧。

【巴黎市，市政厅，拉瓦锡的塑像。】


这个时候，化学家们才发现，原来我们的世界如此精彩，竟然是由这么多种元素组成的！

仅仅在拉瓦锡的手头上，就列出了30多种元素：氢、碳、氮、氧、磷、硫、各种各样的金属……，拉瓦锡就认为世界上不计其数的复杂物质都是由这30多种元素组成的。

他更是很谦虚的提出：“有些物质我们现在看起来像元素，但可能是因为我们没有找到合适的方法来分解他们。”他的这一观点成为接下来100多年化学史的一个努力方向 ，可以说接下来100多年里大多数关于化学的精彩故事都是围绕着新元素的发现而来的。

【拉瓦锡的元素单，现在看起来当然谬误百出，但这却是伟大的开始！】

拉瓦锡还关注到普利斯特里关于血液在氧气保持红色而在二氧化碳中变黑的描述，认为动物的呼吸作用可能也是一种氧化过程。他和拉普拉斯共同进行研究，他们使用几内亚鼠进行实验，通过测量冰盒中冰块的融化得出呼吸放出的热量，同时测量几内亚鼠呼出的二氧化碳。另一方面他们燃烧可以生成同样二氧化碳的木炭，测量其放出的热量。发现两者有一定类似关系，从而初步得出了动物的呼吸作用实质上是缓慢的氧化过程的结论。

【静脉血和动脉血的颜色不同，说明了其中氧气、二氧化碳含量的不同，拉瓦锡的这一发现可以说是生物化学的起始。】

拉瓦锡毫无疑问可以被称为化学史上的大英雄，他的感情生活也让大部分同行们羡慕。话说28岁的拉瓦锡娶了他同事13岁的女儿——玛丽，这放在现在肯定要被扣上“萝莉控”的帽子。可是这个小萝莉真不简单，她每天看自己的丈夫扑在事业上，自己也产生了浓厚的兴趣，她一边帮拉瓦锡做实验记录，一边还帮拉瓦锡翻译外语资料，有人发现，玛丽曾经帮拉瓦锡翻译过普利斯特里和舍勒的著作。原来，拉瓦锡有这么大的成就，玛丽的帮助是不可或缺的。除此之外，小玛丽的艺术功底也很了得，她的美术老师就是大名鼎鼎的路易*大卫——名画《马拉之死》的作者，当拉瓦锡出版著作的时候，玛丽还帮他绘制插图。

好

【漫画：戴维向观众展示笑气的魔力。我们可以看到观众中有相当多的贵妇人，她们都是戴维的超粉。】

【彭赞斯小城，戴维的雕像，右手拿着一个戴维灯。】

【吉尔伯特在给伊丽莎白女王演示磁现象。】

相对于中国，西方在很长一段时间内对磁的研究都较落后。希腊的美格利西亚生产磁铁矿，得天独厚的条件使得古希腊的哲学家泰勒斯占得先机。然而，他虽然记录了磁石现象，却坚信磁石中有灵魂的存在。之后，直到了中国的罗盘传向欧洲，帮助西方世界完成地理大发现，西方科学界才开始认真研究起了磁现象。

1600年，英国伊丽莎白女王的御医——科学家吉尔伯特写成一部《论磁》，其中提到了很多磁现象，而且书中的所有结论都建立在观察与实验的基础上。除了比较基本的磁石吸引与排斥，磁针指向南北，还提到了磁铁烧热以后磁性消失，铁片遮住的磁石磁性会减弱等等。尤其让人印象深刻的是他制造了一个球形的磁体，发现磁针在球形磁体上的指向和磁针在地面上不同位置的指向相仿，因此他假设地球就是一个大磁体，还在球形磁铁上画出了“磁轴”、“磁子午线”。

除此之外，吉尔伯特对电现象也有所涉足，他发现琥珀、玛瑙等被摩擦之后，会带电，吸引轻小的物体，因此他用希腊文琥珀（ηλεκτορν）来命名电（electricity）。电在这一点上虽和磁很相似，但他很明确的指出，电现象和磁现象在本质上是完全不一样的。

科学史上，吉尔伯特堪称磁学和静电学的奠基人，之后的发现追随着他《论磁》的著作接踵而来。