早先,人們已知的有機(jī)物都是從動(dòng)植物等有機(jī)體中取得,所以把這類化合物叫做有機(jī)物。塑料是有機(jī)物三大分類中的一類,也確實(shí)具備生物體的很多特性。比如它的比重不大于二,密度與生物體比較近似;導(dǎo)熱性也類似于生物體,不像金屬那般冷硬。在生活中,塑料這種材料發(fā)展飛快。其按體積計(jì)算的用量已經(jīng)超過鋼鐵。
已知的有機(jī)物有三千多萬種。我們可以先了解一些基本的、最常見的。
乙烯是聚乙烯塑料的原料,它的分子結(jié)構(gòu)模型就像某種糖果。
苯可用于合成多種塑料,苯分子中6個(gè)碳原子排列成一個(gè)正六邊形。每個(gè)碳原子外邊以化學(xué)鍵連接一個(gè)氫原子,跟雪花的結(jié)構(gòu)有某種相似。下圖是一個(gè)3D打印的苯分子模型,非常的漂亮。讓人懷疑大自然是不是搞藝術(shù)的。
苯經(jīng)過氫化以后形成的環(huán)己烷,其分子中跟苯環(huán)一樣有6個(gè)碳原子,但是,它的6個(gè)碳原子不能像苯分子中的6個(gè)碳原子一樣同處于一個(gè)平面上。其發(fā)生扭曲的結(jié)構(gòu)也是一種對(duì)稱結(jié)構(gòu),被人稱做椅狀結(jié)構(gòu)。
碳和氫是有機(jī)物的兩種基本元素。生物生存的基本元素全部來自于恒星的演化。
一個(gè)像太陽大小的恒星,受自身引力的壓縮,其所含有的氫元素將發(fā)生聚變產(chǎn)生氦。當(dāng)氫被耗盡,恒星向內(nèi)坍縮,致使發(fā)生氦的聚變反應(yīng),產(chǎn)生鈹-8,鈹-8在氦的聚變反應(yīng)環(huán)境下與第3個(gè)氦原子結(jié)合形成碳-12。碳-12在氦的聚變反應(yīng)環(huán)境下與氦核結(jié)合生成氧。
在大約100萬年后,恒星的氦消耗殆盡,它的引力已經(jīng)不足以進(jìn)一步壓縮內(nèi)核,以重啟聚變反應(yīng)。不過,它的引力收縮使內(nèi)部產(chǎn)生許多強(qiáng)烈的壓力點(diǎn),以致將整個(gè)恒星外殼炸開,將氧、碳、氫以及許多別的元素釋放到深空之中,形成行星狀星云。最后這樣的恒星會(huì)收縮成一個(gè)比地球還小的小東西:白矮星。這樣的恒星演化到白矮星,就相當(dāng)于進(jìn)入了后期。
對(duì)于質(zhì)量是太陽1.5倍的恒星來說,當(dāng)氦聚變結(jié)束之時(shí),引力的進(jìn)一步壓縮,會(huì)使內(nèi)核溫度上升到幾億攝氏度。此時(shí),碳和氦結(jié)合生成氖,氖和氦結(jié)合生成鎂,兩個(gè)碳原子又結(jié)合生成鈉。
質(zhì)量更大的恒星,可以進(jìn)行更多輪次的核聚變。合成元素周期表上前25個(gè)元素之后,開始發(fā)生硅核聚變,啟動(dòng)一系列更加復(fù)雜的反應(yīng),合成第26個(gè)元素——鐵。此時(shí)恒星的溫度會(huì)高達(dá)25億攝氏度,但不會(huì)繼續(xù)升高。這時(shí),原子核的穩(wěn)定性已經(jīng)到達(dá)了巔峰,無論怎么往鐵原子里塞質(zhì)子或中子,它也不會(huì)再釋放能量。
宇宙中有60多種比鐵重的元素。有些恒星可以制造出輕于鉍的元素,但很少有恒星足以完全創(chuàng)造出如今我們所見的大量的重元素。因?yàn)閷?duì)于一個(gè)包含1000億顆恒星的星系而言,屬于制造大量重元素的極端環(huán)境的時(shí)間,平均每個(gè)世紀(jì)只有不到2分鐘。
宇宙雖大,地球之外的部分卻比沙漠更簡(jiǎn)單、單調(diào),不會(huì)有比地球上更繁華、有趣的事情。
那種遍布宇宙的、元素種類稀少的、核聚變多發(fā)的環(huán)境不太可能存在外星生物和文明。我們的地球和人類也許就是這么寂寥。地球雖然不是宇宙物理運(yùn)動(dòng)的核心,卻很可能是宇宙文明的核心。
而今,人類正在進(jìn)行高分子物質(zhì)的創(chuàng)造。如果說治金代表文明的產(chǎn)生,那么高分子材料的掌握則代表人類進(jìn)入了文明的新高度。
方向可以無窮遠(yuǎn),宇宙可以無限大,時(shí)間可以無限長。天外有天。但是無限廣闊的宇宙說好的無限未知和可能呢?