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“钙原子旅行者”的奇妙宇宙游记

时间:2023-09-13

如果我们能够将周围的事物完全拆解,追踪每一个微小部分的过去、现在、未来,那么你会发现无论是你身体中的原子,还是午餐中的能量,都有着一段奇幻的旅程

TIPS:本文共有 3293 个字,阅读大概需要 7 分钟。

我们的生活中充斥着多数人都不曾察觉的奇迹。如果我们能够将周围的事物完全拆解,追踪每一个微小部分的过去、现在、未来,那么你会发现无论是你身体中的原子,还是午餐中的能量,都有着一段奇幻的旅程。今天我们要讲述的,是与我们密切相关的“钙原子旅行者”的游记:

你可能从未注意到,在你的锁骨中居住着一个宇宙旅行者,它的名字叫做“钙原子”,钙原子是名副其实的长者,它诞生于136亿年前。

那时,第一批恒星刚刚点亮宇宙,它就来自于其中的一颗,但正如所有的生命都有凋零的一天恒星也会迎来它的终结。当钙原子的母星在生命末期爆炸成一颗超新星时它就像是一个超级英雄从一场巨大的灾难现场中神奇般地逃离了,它在星际空间中漂浮了数千年,接着加入了一团气体和尘埃云,其密度高到足以坍缩成一颗新的恒星,但这颗恒星也注定会成为超新星。

随着天体物理学家逐渐明 了整个宇宙的结构,钙原子在宇宙里起的重大的作用也越来越明朗。

在各个分散的星云当中,整个宇宙的广大空间都贯穿着疾驰的轻元素 原子;这当中又是钙和钠起着同样重要的作用。

宇宙间还有些小颗粒,它们服从引力的定律,经过了复杂的路线,向我 们的地球飞过来。它们落在地球上成了陨石,这里钙又起着重大的作用。

这是一个不断重复的循环,到了大约50亿年前,钙原子进入了最终形成太阳系的那团云,云在引力的作用下不断地坍缩,逐渐形成了太阳、地球、木星......

钙原子历经千险才踏上了前往蓝色星球上的旅途.

拿我们的地球来说,在地壳生成的复杂过程之中,在我们的生活方面 和工业技术的进展方面,也想不出还有什么别的比钙更重要的金属。

还在熔化的物质在地球面上沸腾的时候,重的蒸气逐渐分离而形成大气 层的时候,最先的水滴刚刚凝聚而造成巨大的海洋的时候,钙和它的朋友镁 早就是地球上非常重要的两种金属——镁也跟钙那样坚固,也是双号的元素 。

那时候的各种岩石,无论是流在地面上的,或者凝结在地下深处的,里 面都是钙和镁起着特殊的作用。

大洋的底部,特别是太平洋的底部,到目前 还铺着玄武岩层,钙原子在玄武岩里占的地位很重要,而我们明白,我们的大陆便是漂在这样的玄武岩层上,这层玄武岩好像凝成了特别的、薄薄的一 层皮壳,盖在地下深处熔化物的上面。

据地球化学家计算,地壳的成分按所占质量百分比来说,钙占3.4%,镁占2%。地球化学家认为,钙的分布的规律和钙原子本身的奇妙的性质是 密不可分的,和它所含的电子个数是双数、它完善的结构的出奇的稳定性是分不开的。

地壳刚一长好,钙原子立刻走上复杂的旅行路程。

在那个远古时代,火山爆发的时候涌出大量的二氧化碳。

那时候大气里 充满了水蒸气和二氧化碳,形成沉重的云层,包围在地球的四周,破坏地球 的外层,把当时地球上炽热的物质卷在原始狂怒的风暴里。这样就开始了钙 原子旅行史上最有趣的阶段。

钙和二氧化碳反应形成稳定的化合物。碳酸钙在二氧化碳超量的地方溶 解在水里,被水带走,等后来失去二氧化碳的时候,它又沉淀出来变成白色 的结晶粉末。

厚厚的石灰岩地层就是这样生成的。凡是地表上的冲积土堆积成粘土的 地方,就生成泥灰岩层。地下灼热的物质剧烈地运动着,侵入了石灰岩层, 热的蒸气把石灰岩烧烫到摄氏好几千度,把石灰岩变成洁白的大理石山丘, 傲然屹立的山顶和白雪打成一片。

可是也有某些碳的化合物复杂地结合起来,生成了最初的有机物。

这类凝胶状的物质有点像黑海的水母,后来变得越来越复杂;它们又慢慢得到了 新的性质-一-活细胞的性质。伟大的进化规律,为生存而奋斗,为向前进化 而斗争——这一切使这类物质的分子变得愈来愈复杂,使它们的分子发生新 的结合,而它们根据有机世界的规律,又出现了新的性质。

于是世界上渐渐 地有了生命……先是暖和的海洋里的单细胞生物,然后是较为复杂的多细胞 生物,这样一步步地进化下去,地球上最终有了最完备的生物体——人。各 种生物在它逐渐生长变复杂的过程里,始终在为使它本身长出稳固结实的体 质而进行斗争。柔软脆弱的动物体往往抵抗不住敌人,随时会被敌人毁坏和 消灭。

动物在它们逐渐进化的历史过程中,越来越需要保护它们自己。它们 的软体要用一层穿不透的皮壳包起来,像盔甲似的,或者身体的内部需要一 个架子,就是我们所说的骨骼,好把柔软的身体支在坚硬的骨架上。而生物 进化的历史告诉我们,钙在供应坚硬结实的物质上起了重要的作用。

最初是 磷酸钙参与到了贝壳里,在地质史上发现的初期的小贝壳,就是由磷灰石这 种矿物质形成的。

然而这样来取得钙并不太可靠,生命本身也需要磷,而地球上并非到处 都有足量的磷可以供给生物去制造坚硬的贝壳的。动植物发展的历史指明, 假如用不大会溶解的别种化合物——蛋白石、硫酸锶和硫酸钡去制造它们的 坚硬的部分,就会有利得多,而最为合适的是碳酸钙。

的确,磷也是很需要的,一方面,各种软体动物和虾,还有一些单细胞 生物,普遍地用碳酸钙造起坚固的外壳来;而另一方面,地面上动物的骨架 部分却开始用磷酸盐来制造。人或者一些大动物的骨头含的是磷酸钙,这种 磷酸钙在质地上和我们开采的磷灰石相当相近。

碳酸钙也罢,磷酸钙也罢, 起着巨大作用的还是钙。惟一的不同是:人的骨头含的是钙的磷酸盐,而贝 壳主要是钙的碳酸盐。

钙聚集在海底的贝壳里和别种海洋动物的骨骼里,达到几十万种形式。这些动物死掉以后留下来的形态各异的遗骸堆成碳酸钙的一座一座的坟墓, 这就是新的岩层的开端,未来的山脉的雏形。

在今天,我们赞扬着装饰建筑物的各种颜色的大理石,欣赏着发电站里 的灰色或白色大理石造的漂亮的配电盘,或者我们去到莫斯科地下铁道站, 沿着谢马尔金斯克产的像大石似的黄褐色石灰石台阶走下去,——在这些时 候我们都不可能忘记,所有这些大块的石灰石就是由微小的活细胞聚集而成 的,是通过复杂的化学反应,把游散在海水里的一个个钙原子捕捉在一起, 再把它们改制成结实的晶体的骨架和纤维质的,这类含钙的矿物即为方解石 和文石。

但是我们知道,钙原子的旅行并未到此结束。

水又把钙原子冲散,让它溶解,复杂的水溶液里的钙离子又一次在地壳 里旅行起来,有的时候就留在水里,形成含钙很高的所谓硬水,有的时候遇 到硫化合成石膏,有的时候又结晶成千奇百怪的钟乳石和石笋,生成复杂而 奇幻的石灰岩的山洞。

再往下就到钙原子旅行史上的最后一站,人捉住了钙。人不仅使用各种 纯净的大理石和石灰石,并且还把它们放在石灰窑里和水泥工厂的高炉子里 煅烧,让钙和二氧化碳分开,这样就制得大量的石灰和水泥,没有这两样产 品就谈不到我们的水泥工业。

在药物化学、有机化学和无机化学上非常复杂的各种作用当中,也处处 有钙在起着重大的作用,在化学家、技术家和冶金学家的实验室里有钙在决 定着作用的过程。

然而这些在如今已经不算什么。钙在人的周围非常多,人 还可以让这种稳定的原子云参与比较细致的化学反应;人在钙的身上耗了好 几万千瓦的电力;人不但让石灰石里的钙原子脱离开二氧化碳,还让钙和氧断绝联系,制得了纯粹的钙,它是有光泽的、明亮的、柔软而有弹性的金属, 在空气里会燃烧,结果外面覆上一层薄膜,成分和石灰一样。

人利用钙原子,就正是利用它特别乐意和氧化合的性质,利用钙原子和 氧原子间联系得特别稳定和紧密的性质。人把钙原子加在熔化的铁里,人不 再用名目繁多的复杂的去氧剂,不再用一系列费事的方法来去除对铸铁和钢 有害的气体,而是把钙原子放在马丁炉和鼓风炉里,迫使钙原子去担任这项 工作。

于是钙原子又再次迁移起来,它的金属颗粒刚闪亮不久,很快又变成复 杂的含氧化合物,变成在地球表面上较为稳定的化合物。

现在你们知道了吧,钙原子的历史要比我们想象的复杂得多。要再找一 个元素,在大自然里走的道路比钙更加曲折复杂,在我们地球的起源史上起 的作用比钙更大,同时在工业上比钙更加重要的,实在不容易。

不要忘记:钙是宇宙间最活跃的原子之一;钙在世界上生成各种晶体结 构的可能性是无限的;人既然会利用这类活动的原子来制造新的而且也许是 空前结实的建筑上和工业上用的材料,那么人一定还会得出更多的发现。

在50亿年后,钙原子将会见证太阳的最终命运。

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网友评论
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显示评论内容(5)
  1. ◣少年℡失了心2023-12-17 01:11◣少年℡失了心[福建省网友]103.42.33.31
    不知道作者是如何将钙原子和宇宙联系起来的,期待解密这个神秘的旅行!
    顶7踩0
  2. 斗笠2023-11-28 02:31斗笠[黑龙江省网友]103.2.159.83
    真想好好感受一下作者眼中的宇宙,能不能让时间快点过,早点读到这本书?
    顶4踩0
  3. 猫一书生2023-11-09 03:52猫一书生[青海省网友]103.43.240.47
    @回眸i宇宙游记一向都让人充满无限遐想,期待作者的视角和文字带给我们怎样的惊喜!
    顶0踩0
  4. 回眸i2023-10-21 05:12回眸i[海南省网友]202.157.215.94
    这本书一定充满了奇幻的想象和科学知识,我迫不及待要读!
    顶0踩0
  5. @朱雨辰2023-10-02 06:32@朱雨辰[安徽省网友]139.170.17.126
    太神奇了,我真的想亲身体验一下钙原子的旅行!
    顶10踩0
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