我的名字叫乔（一本超酷的宇宙史科普小书，给所有人的生命探索之旅。涵盖物理、化学和生物的科学知识之书） 电子书 pdf 百度云 下载 epub 2025 免费 mobi 在线

《我的名字叫乔》是一本青少年宇宙史科普书。在银河系中的太阳上，有一个小小的碳原子，就是这个故事的主角——乔。沐浴着太阳的光芒，小乔度过了快乐的童年。之后，在几个氢原子的包裹下，他开始探索宇宙。本书从碳原子的视角，描述了许多物理和化学现象，还有宇宙中的重大事件，例如太阳系的出现、超新星的诞生以及自宇宙大爆炸以来发生的种种，其中纵横交错的联系，这本书都会一一展现在你面前。

源起 1 

乔和他深爱的恒星 13 

核火 25 

恒星里 35 

白矮星 45

超新星 55 

穿越地狱 65 

银河系 77 

星尘 89 

太阳系的诞生 99

新星球，新家园 111 

带来水的冰彗星 123 

特殊的原子们 135 

大分子的扩散 141 

生命之手 149 

碳原子的沉积层 161

氧气占领大气 169 

地球，雪球 175 

生命之手的绝顶妙计 181 

繁殖的新方式 191 

物种多样性的爆发式增长 199 

突如其来的逆境 207

人类征服地球 215

通往大脑的路 223 

马丁·德格尔曼，1963 年出生于康斯坦茨湖南岸古城。他在这里长大 成人，之后学习、研究物理。1992 年，在康斯坦茨大学获得了博士学位。他对宇宙及其起源历史非常感兴趣。而现在，他把他的知识和爱好结合在一起——用笔“创造” 了一个“神奇通道”，让一个叫作“乔” 的小家伙替他穿梭时空，回到过去，重走 一遍这数十亿年的漫漫星河。

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编辑推荐

★ 这是一本关于生命的探索之书！生命的源头——碳原子！

★ 本书涵盖丰富的物理、化学、生物知识，通俗易懂！小白也能清晰明了的读懂各种神奇反应！

★ 没有碳原子，就没有生命！以碳原子的视角，用人称的描写，更加强烈的体现了这场“生命之旅”，让所有人深陷其中，震撼的感受生命的奇迹！

★人类的未来，万物的起源，宇宙的奥秘，或许就在这小小的碳原子中。

★ 初中生物理课“前传”！快速了解物理现象是如何产生的！

——宇宙大爆炸之后，空间就产生了，时间开始流逝。某一刻，我们现在所知的种种物理定律也突然出现了。

★ 支配宇宙的物理学基本力！帮助青少年深刻理解，巩固基础！

——宇宙的四大基本力：强相互作用力、弱相互作用力、电磁相互作用力、引力。

★ 本书形象生动地描述了细胞的出现，体现了细胞在各种情况下的“惊心动魄”，让孩子也让大人都深受启发，思考生命的神奇奥秘。

——批细胞只能诞生在水里，这里是生物们嬉闹和躲避紫外线的理想之地。

★  你参加过粒子们的狂欢舞会吗？  

你目睹过恒星的爆炸、经历过地狱般的白矮星吗？

你认识去银河系的路、看见过太阳系诞生的过程吗？

......

本书将一一解锁奇妙现象！让所有人都拥有如身临其境般的超赞体验！

★ 超长精美目录折页——碳原子在宇宙深处的某一颗恒星内部睁开眼睛，生命之旅的齿轮开始转动，浩瀚的历史长河尽在眼前。

★ 随书附赠“玫瑰星云”精美卡片，展示宇宙独特的浪漫。

★ 随书附赠“给所有人一封信”，译者剖析解读，简洁明了的给读者介绍主人公“自驾游”的故事。

书摘插图

乔和他深爱的恒星

在我睁开眼睛看到这个世界时，四周一片明亮，充满了光芒。我诞生于恒星深处。这颗孕育我的大火球直径一百多万千米，它在宇宙中缓慢地转动着。但是我对此一无所知。我认识的只有身边一团由原子核、电子和基本粒子组成的巨大混沌，一团极具爆炸性的混合物。这里所有的物质被因重力产生的高压紧紧地挤到一起——当然了，我也不知道什么是重力。我们在混沌中举行盛大的派对，所有的小微粒都兴奋地舞蹈着，无忧无虑地度过每一天。时间的流逝并没有意义，我们从来不想明天会发生什么，也几乎从来不为未来而担忧。我们不情愿的是被卷入核反应中，变成另一种微粒。但这种顾虑微乎其微，甚至为我们的生活增加了一些刺激感。

恒星内部有用不完的能量，而且还不断从宇宙中接收着更多补给。在恒星中，核反应就像是一个天然的能量供给站。每当两个原子核激烈相撞并融合成一个新的原子核时，有一部分粒子混合物也会参与到反应中转换成能量。这个过程让恒星变成了一个可以通过物质直接产生能量的巨大能源站，释放出超高温度刺激着原子们保持昂扬情绪，也让毫不吝啬地释放着能量的恒星不至于冷却下来。恒星生产那么多能量，又尽情地在宇宙中挥霍它们——这也是一种完美的平衡。

因为恒星内部太热了，所以大多数粒子已经完全脱掉了电子层外衣，我们几乎赤身裸体地四处舞蹈。有时候我们也会在把一两个电子戴在内轨道上，他们像小小的遮羞布似的。

我们不断和其他粒子相撞，不断遇到不同的新原子。这是粒子们的狂欢，每个粒子都为了自己的欢愉而自由舞动，巨大的压力又使我们紧密地聚集在一起。我们不断互相触碰着，周围无尽的光芒把我们紧紧包围，耀眼得让我们近乎失明。每个粒子都非常高兴。这样的情境似乎是永恒的，大家都不觉得疲惫，都不想休息。我们觉得自己就像宇宙中的王子。

在我身边数量多的是碳原子和氧原子，我们是一群胖朋友，一直保持着良好的关系。恒星里没有比我们更大、更重的原子，而且我们处于反应链的末端，所以我们觉得恒星是宇宙为我们而创造的。对此我们感到无比骄傲，仿佛自己戴着“创世王冠”。 不过氢原子觉得自己也应该享有这种荣誉，所以他们跟我们有点儿过不去。

氢原子是恒星中小的原子。他们又小又轻，跑得非常快，其他原子很难追上。他们还会四处乱窜，几乎没法儿和他们说上话。就因为这，大家都说他们是讨厌鬼。而且他们还总是找机会显示自己的重要性。这些小个子牛皮大王会讲一些特别能显摆自己的离奇故事。他们提到过一声巨响，说曾经发生过一次爆炸，宇宙就是从这次爆炸中产生的，而且爆炸后只有氢原子诞生了。他们说，宇宙一开始是一个什么也没有的空间，又冷又虚无。他们在这片虚空中四处飘浮了好几十亿年，直到有一天终于想到要创造阳光。让他们懊恼的是，在创造恒星的时候他们没有想到核火这个因素，这种力量后来让他们成为阳光中的受害者。

他们还说，我们的恒星已经很老了，它已经燃烧了数十亿年，很快就会和他们一起走向灭亡。我们的恒星初由氢组成，诞生于一团巨大的氢云之中。这些自以为是的粒子告诉我们，宇宙非常巨大，我们的恒星不是一个星球，也根本不是宇宙的中心。

在他们看来，他们自己是原始的存在，没有他们就不会形成宇宙，他们是大爆炸过后直接产生的各种物质形成的基础。宇宙亲自打造了他们，所以这些自命不凡的粒子把自己当成重要的一种原子，而把我们其他原子当成它们的后代，觉得我们应该因为他们的年龄和智慧而尊重他们，要乖乖听他们的话。

我们当然不相信氢原子说的任何一句话。首先来说他们讲故事的方式就很不可信，总是用一些过分夸张的叙述，还把自己当成主角。凭什么说大爆炸之后只有氢诞生了？我们不相信他们有那么大岁数。他们说恒星是他们创造的，这听起来也太可笑了，他们可是我们之中小的原子啊。

除了氢以外，没有其他元素记得曾经听到过一声巨响，也没有哪个元素能想起恒星怎么形成的，还有什么虚无的空间，这也根本无法想象。实际上，大多数粒子都不明白他们在胡说八道些什么。毕竟我们只知道恒星的内部是什么样子。

这个话题使我们永远争论不休，所以傲慢的氢原子在原子群体中不太受欢迎。好吧，也许他们真的已经很太老了，但是也没有理由把其他原子当作无知的小孩对待，况且我们的体型都比他们大得多。他们总想显得无所不知，直到现在也还是这样。

我们喜欢玩推氢原子游戏来打发时间。每次这些小矮子不小心靠近我们，我们就会把他们推来推去，直到他们自己躲开。这个游戏有意思极了。

过了很久我才逐渐意识到，氢的故事可能确实说出了一部分真相。他们确实是我们的恒星的主要燃料，恒星也正是通过这些燃料创造其他粒子的。这些小矮人为生产能源做出了zuida的贡献——不管怎么说，他们都提供了创造我们这些更大的原子的材料。不过这些事儿我们不会多说，我们还是很高兴这个能源生产过程能让氢的数量慢慢变少。

氢的燃烧会形成氦，这个过程由多个步骤组成。首先，两个氢融合在一起形成氘核。氘是氢的一种同位素，虽然它的体积是氢的两倍，但还是和氢很像，因为他们具有相同的电荷数。然后，在氘与另一个氢原子聚合后，会形成一个氦同位素，它因为带有两个电荷与氦非常相似。接下来，两个氦同位素会碰撞并融合，终形成氦原子。

由于氦核比两个氦同位素相加的总和要小，所以在后一步中，有两个氢会被抛出新的原子核。这两个流浪的原子迷迷糊糊的，看上去不太清醒，要花好一段时间才能回过神儿。这种状态的氢原子会让推氢游戏变得更有趣。

氦在我们的恒星中基本上只能存在一小段时间，因为他们也要燃烧，这样才能产生更多、更大的原子核。他们往往还没来得及适应恒星中的生活就和其他原子融合成更大的新原子。大多数氦原子都不知道发生了什么，他们都太年轻，而且不谙世事。

顺便说一句，我是碳原子，是由两个氦原子直接融合，而且很快就与第三个氦原子融合而成的，稍后会详细介绍。

当碳核和氦核聚合在一起时，就会产生氧。到这里，我在恒星内部的反应链就该终止了。这个反应方式主要产生碳和氢。我的恒星正是这两种元素的巨型孵化器。

我其实也知道氧原子很重要，但我总是有点害怕被转化成这种东西。其他的碳原子也有同样的感觉。因此，尽管氧原子小伙伴们总是在玩推球游戏的时候把氦核推给我们，我们也总是只推氢原子，而不推氦核。

除了原子之外，恒星中还有其他粒子在巨大的混沌中到处乱转。他们的结构与我们原子的结构不同，我们不能与他们交谈。他们是比我们还要小的基本粒子，有一些甚至不能被称作粒子。我想简要介绍一下他们中重要的成员。

我们的空间中充斥着原来附属于原子的电子。当温度非常高的时候，比如说大约一万度时，我们原子倾向于脱掉身上的电子。尽管如此，他们还是在我们身边，因为他们身上的负电荷被我们原子核中的正电荷所吸引。他们自由地绕着我们飞行，而我们好像用绳子牵着他们似的。这种物质存在的状态被称为等离子体。

电子很小。他们与原子核的正电荷形成对极并中和其电荷，从而中和了等离子体的电荷。他们在我们周边游荡，仿佛形成了一片湖，让我们原子核在其中畅游。到后来我才意识到，其中恰好有六个电子属于我，也正是他们平衡了我的正电荷。

然后，我不得不提到中微子——我说的可不是中子，我的原子核里可有六个中子呢。中微子是一种完全不同的粒子，他们像幽灵一般穿过恒星。他们不带任何电荷而且没有质量，因此几乎不可能和他们发生任何形式的相互作用，我们甚至无法碰到他们。他们只是像幽灵一样穿过一切物质。他们大量产生于核反应过程中，随后立刻径直离开恒星，对其他粒子完全没有丝毫兴趣。中微子极速飞行着，没有其他粒子能像这些小家伙一样用那么快的速度离开恒星。他们到处飞行，神出鬼没，才刚刚被发现就又失去了踪迹。

此外，恒星中也有很多光粒子，即光子。严格来说，他们根本不是粒子，而是电磁波。他们也没有质量，但他们的行为通常和粒子一样。我们可以触碰到他们，而且可以感受到他们切实的推力。我不知道他们是如何做到的，明明他们并没有质量。每一道电磁波都是由一团纯粹的能量组成的。在恒星里，有的电磁波具有非常大的能量团，他们可不像你们的太阳（它也是一个颗恒星）发散的能量那么无害。这些包围我们的光线从核反应过程中产生，由X射线和伽马射线组成。他们对我们的冲击是毁灭性的。

和光子相撞有时候就像被电击了似的。如果一个光子的能量团有一定的利用价值，那么这个光子就不会偏转，而必须被别的物质接纳，也就是被吸收。光子破裂，原子核转换为激发态并开始振动。原子们变得极度兴奋，觉得浑身痒得出奇。大家只有一种想法，就是马上摆脱这些能量，为此必须创造一个新的光子。幸运的是，我们可以自己完成这个任务。当能量释放了，我们就可以冷静下来了。我经常觉得我必须选择爆裂，因为实在是太痒了。

光子的动作也很快。但是，与中微子相反，他们与我们原子碰撞时，会转向或者被吸收，因此没办法飞出很长的距离。也可以说恒星中的物质对光子来讲是不透明的，所以与中微子相比，他们很难离开恒星。

恒星闪烁着，像一团巨大的混沌，其中杂乱无章，总是发生着乱七八糟的事情。我喜欢这团混沌，在这里我不断遇到各种以前从没有见过的原子。这就是我的世界，让我感到安全。我喜欢这里的热度和丰富的能量。氢在燃烧，恒星也在努力地孵出新的碳伙伴，我可以教他们玩推氢游戏。

核火

现在，重元素的产生和核火应该很容易理解了吧，简单说就是温度非常高、压力特别大，原子核们激烈地碰撞，“嘭”地一下聚成一团——是的，它们融合了。中微子在这个过程中消失得一干二净。有时会产生一个正电子，但它会立即与电子发生反应，经历电子对湮灭。这个过程的产物会比原来的反应物轻一些，因为质量差转化为能量了。

幸好发生这种核反应还需要很多条件，所以它不会非常频繁地发生，恒星也不会很快完全燃烧，碳也不会完全转化成氧，或者在失去控制时发生爆炸。如果氢原子们说的是真话，我的恒星已经在稳定的平衡状态下度过了数十亿年，这也使我和我的碳原子伙伴们得以生存。

原子把电子放在等离子体中。所有原子核都带正电，所以他们互相排斥，不会距离太近。排斥力会使他们立即感知到另一个原子核的靠近，这就避免了他们正面相撞，也让他们及时转变方向，避免了很多次撞击，也让氢原子保持一定距离，否则他们就要跑到别的原子的外壳上了。

另一种力与原子核的电荷无关，它的效果要强得多，因此也被称为强相互作用力。它把原子核团成一团，还可以吸引其他原子核。但是，它的作用范围很短，因此只有在两个原子核非常接近时才起作用。因电荷而产生的排斥力会让它的作用变得更强。

简而言之，电场力让原子核套上了一层保护罩，可以防止等离子体中的原子核靠得太近，另一个原子核需要大量能量才能冲破这个屏蔽层。当然，这个保护罩始终开放着进入通道，所以原子在核聚变过程中一定会消失。

实际上，这个恒星中的压力和温度不够高，因此原子核没有足够的能量穿过防护罩，所以无法开始核过程。每次有原子核接近我的时候，他们都早早地转向了。推氢游戏好像完全不会对我产生伤害，我都不知道氢原子们怎么在这种情况下燃烧，并为我们提供能量。

后来氢原子才说，防护罩上有一些小孔和小隧道，他们可以从那里穿过能量罩。这说明一个原子核可以穿透另一个原子核的屏蔽，并非常靠近这个原子核，然后与他融合。他们只需要找到隧道就好了。

我很难理解这件事。有小孔的能量屏蔽罩？这些孔都在哪里呢？它们有多大？我连能量屏蔽罩都看不见，更别说上面的孔了。即使它们真的存在，也很难验证。而且我觉得氢的解释太简单了，而且他们说的都是只发生在他们身上的事。他们老是用同一种说法，想要骗我们。事实可和他们说的不一样。

我们粒子生活中的一切其实都和能量有关。只要有足够的能量，我们就有可能做到很多事情。所以恒星对我们来说就是完美的家，因为恒星中有取之不尽的珍贵能量。如果能量不足，我们这些小粒子就无法越过众多的能量壁垒。不过能量过少也没有那么糟，原子们还有一种出路。我们可以从宇宙中借用一些能量，在一段时间里可以随意运用它们，比如可以用它们穿透能量屏蔽罩，和另一个原子核靠得非常非常近。我们也能用它们做其他用途，不过一定要及时归还，因为我们只能借用很短的时间。借的能量越多，能借用的时间越短。

我不再喜欢推氢游戏了。在很长一段时间里，我一直担心氢核离我太近，然后引起核反应。而且我还特别害怕氦原子核。可能有一天他们会借来一些能量，在短时间内破坏我的防护罩，把我变成氧原子。能做到这件事的原子核随处可见。这件事情让我很困扰，因为我不想变成氧原子，不想放弃自己碳原子的身份。氧原子是我们的朋友，我认为他们非常好。但是让我变成他们中的一员还是让我有点担心。

我们和氦原子核结合时会产生一个新的原子核，虽然我们体内有很多物质被保留下来，但两个融合的原子会消失。我们的记忆也消失了，取代我们的是一个特点和身份都全然不同的粒子，一种不同的元素。

这种过程就像重置计算机的内存，所有的内存都被清除了。氧原子不会有碳原子的记忆，而且我也不知道三个氦原子在互相碰撞之前和在我出生之前做了什么。这让我很害怕，因为我想保留自己的记忆。

实际上，后来有几次很惊险的碰面，氦原子核们有几次离我非常非常近，都已经要贴到我身上了。就在这时，我们像是接收到了某种信息，开始发狂一般绕着对方跳舞。如果他们再靠近一点，放弃自己身上的能量，反应肯定就会发生，一个新的粒子也会产生。不过，我们像疯了一样舞动着，氦原子身上的反应能量根本逃不出去，所以我们再次分开了。我总是能幸运地摆脱这些来“进攻”我的原子。

幸运的是，能量屏蔽罩的强度随着原子的大小，也就是原子所带的电荷量的增加而增加。碳原子带了六个电荷，氧原子甚至带了八个。在我们的恒星中，温度不够高，不能使碳与氦大规模地发生反应，即使在原子们借到大量能量时也不行。所以氦原子核携带的能量还不足以让它冲破碳原子的屏蔽罩，这使我和我的许多碳伙伴们幸存下来。对于氧原子们来说，我们的恒星还不算太热，这样的温度不至于让他们燃烧起来。

其实，我们碳的形成也不是很容易，比如我出生的时候就遇到了一些问题，整个过程困难重重。很多原子都可以在恒星里观察我说的这种情况，因为这里总是源源不断地出现新的碳原子。

碳的产生必须有三个氦原子核（或者叫阿尔法粒子）参加，他们必须同时冲破能量屏蔽罩并碰撞在一起。但是三个原子核实际上很难一起出现，总有一个原子姗姗来迟。

两个氦核会先碰撞，产生一个铍核。但这个铍核非常不稳定，会很快再次分解。如果第三个氦核没有及时赶到——其实他应该和铍核同时出现，那之前的所有碰撞都是徒劳。之前碰撞的两个氦原子分开，整个过程随之结束。这已经使碳原子的形成变得异常困难。另外还有反应能量的问题，三个粒子结合后逸出的反应能量会使新生的碳原子产生振动。如果这些能量没有被释放，碳原子的形成也注定要失败。

幸运的是，宇宙已经考虑到这点了。我们粒子可以首先吸收反应过程中产生的能量，然后再平和地释放它。但是我们不能任意取用能量，而只能吸收一部分，也就是所谓的能量量子。这样，原子就可以从原来的某种状态变为另一种状态。这种形成基态之前的状态叫作激发态，我们也确实可以感觉到一种被激发的状态。

铍核与氦核结合时释放的反应能量就会让碳原子发生状态变化，而铍核也会在两个氦原子融合的时候经历状态变化。原子核可以吸收能量，然后以光子的形式把它们释放出来。

巧的是，释放的能量能被碳原子核吸收，这会在很大程度上使碳原子形成的过程变得更稳定。所以，刚出生的碳就可以更好地控制自己，不会因太激动而破裂。如果碳之后成功释放光子，原子核的温度会降下来，它们会变得稳定，而且可以幸存下来。要不是有这种配合，宇宙中只能有极少数的碳存在，这个数量可能都达不到一个人体内的碳原子数。

这其实就是你们人类所说的铍屏障。有的人已经知道这些知识了，因为这是人类赖以生存的关键因素之一。有些人觉得碳的形成不是什么巧合，而是依赖一种神奇的魔法。我觉得宇宙也插手了这件事。

总而言之，碳核的诞生是非常困难的。产生大量的碳只是因为恒星足够大、足够热，而且许多阿尔法粒子一直在碰撞融合。

氧的产生也和我们有同样的问题。在这个过程中，反应能量也必须转移到某个地方，但是氧核没有可以吸收反应能量的状态。所以，氧核在碳与氦碰撞后的激发更难控制。这使得反应不太可能发生，也救了很多碳伙伴们。否则，更多的碳将被燃烧成氧气。

我不知道宇宙还打算对碳原子做什么，但它显然喜欢我们，会确保有足够多的碳原子，而且还让我们的伙伴越来越多。

前言

它们就在那里。在无尽的雾气中，排列着一个又一个的宇宙，像一个又一个大圆球，安静地并排飘浮着。一片雾茫茫中，它们看上去几乎一模一样，尽管它们的内部截然不同。每个宇宙都像一个孤岛、一个封闭的系统，这个系统里有着自成一体的世界，孤独而悠然自得地存在着。它们孤立于彼此，对其他宇宙一无所知，几乎不可能和别的宇宙有什么联系。

突然，无尽的雾气中孕育出一个小小的炙热的气泡，它迅速膨胀起来。气泡中诞生了一个新宇宙，这就是我们的宇宙。

和其他宇宙一样，我们的宇宙也在诞生之初经历了短暂而关键的爆炸。为了存活下来，它必须储存很多能量，然后再大量消耗能量。这个过程在气泡内部引发了巨大的爆炸，也就是我们今天所说的宇宙大爆炸。随后，空间就产生了，时间开始流逝。某一刻，我们现在所知的种种物理定律也突然出现了。

气泡之外却仍然是一片风平浪静，无尽的雾气完全不受影响。巨大的爆炸只发生在气泡里的独立世界，其他宇宙对它一无所知——其他宇宙对除了自己以外的情况都漠不关心。

这个新产生的空间是一个三维空间。里面并不是空无一物，而是充满了宇宙吸收的能量。空间里的温度高得出奇，在这种的条件下出现了由纯粹能量构成的物质和反物质，它们一出现就开始消灭对方。这是因为物质和反物质相遇时会相互抵消，能量则会因此被再次释放。

不过，由于出现了一种奇特的“对称性破缺”状态，一些物质幸存了下来，使得物质的数量超过了反物质。它们也有可能是多出来的反物质，只不过我们弄错了，把它们叫作“物质”罢了。

这个宇宙刚刚形成的时候还很小，里面的空间弯曲得厉害。但是大爆炸让它像气球一样鼓了起来，瞬间膨胀成了一个巨大的结构。它的形状仍然是弯曲的，因此看不出边缘。如果在里面长时间飞行而不改变方向，就会回到起点。这就像在一个球形的表面行走，只要能一直保持在同一个方向上前进，终一定会回到出发的地方。封闭宇宙中的空间在扩大，不过随着时间的流逝，它扩张的速度变慢了。

在膨胀的过程中，温度开始下降，四种基本的、决定物质相互作用的力量形成了，它们就是物理学的四个基本力，我们现在用它们来描述和解释宇宙中的事件与奇观。

让我们从引力开始说起。引力也叫重力，它是一种吸引力，能够抓住有质量的物质。重力是一种弱力，但是在物质质量极大的情况下，它也会变得很强大。它让太阳系得以成型，并让其中所有巨大的物质（比如太阳和行星）形成完美的球体。

在行星上，我们可以感受到重力的作用，它确保星球上的物体拥有地面附着力，可以落在地上而不会飘在空中。苹果从树上掉下来，液体留在杯子里，天平能够称量物体的重量，都是因为重力的作用。如果称重的时候重量出乎意料，就可能让人们怀疑重力是不公平的，不过，其实重力才是不容易被改变的、正直的存在。

引力强大到能够影响我们的整个宇宙，大爆炸后一直持续着的空间扩张正因为它的存在而放慢了速度。它甚至有可能阻止这种扩张的发生，让空间重新合拢。但它也不一定能做到。要确认这种能力，还需要确认宇宙中的物质数量以及它们产生的引力影响。

宇宙中的第二大力是电磁相互作用力，它是因电荷而产生的。电荷分为正电荷和负电荷，异性电荷相互吸引，同性电荷相互排斥，这种吸引和排斥力会在电荷周围的电场中表现出来。

如果移动一个电荷，这个电荷的周围还会产生新磁场，新磁场进而把新的作用力施加到其他电荷上。这样的反应会在一瞬间发生无数次。

电磁相互作用可以引发很多奇妙的反应。我们把这些反应运用在电子设备里，得到很多令人惊喜的收获，也证明了电磁相互作用的实际运用。

电磁场可以脱离电荷独立存在。当一个孤独的电场快要崩溃的时候就会产生一个磁场，不过这个磁场的情况也不容乐观，它也会很快崩溃并产生另一个电场。这种事件不断重复发生，每发生一次都会放射出电磁波，让它们在空荡的空间中穿行。电磁波其实对我们来说并不陌生，光线就是一种电磁波。为了感受光线，我们特意进化出感知器官，可以用眼睛看到周围明亮的世界，可以感受到晒到背上的太阳的温暖。

光波飞行的速度非常快。这可是整个宇宙中快的速度了，没有任何物质可以比它们更快了。

宇宙中第三大力是强相互作用力。从它的名字就可以看得出来，它是一种极强的力，但大多数人不会感受到它，因为它的作用范围太短了，只能在原子核中起作用，让原子核们聚集在一起。可以说，它是一种局限在原子核中的吸引力。虽然它是万物聚拢成型的原因，但是在我们的日常生活中，它没有什么实际意义。

接下来要说第四大力，也就是弱相互作用力。它不仅力量微小，而且和强相互作用力一样，作用范围非常短。当粒子经历放射性衰变或转变的时候，弱相互作用力就会在原子核中发挥作用。我们大多数人对这种力也非常陌生。

这四种力齐心协力地帮助宇宙成型。一开始，引力尝试着让宇宙聚合到一起（这是几乎不可能实现的任务），电磁相互作用引导着光和能量的传输，强、弱相互作用力则都参与到粒子和物质的产生及其衰变过程中。通常这种创造性的合作只能维持几分钟，在这一过程中幸存的物质随着大爆炸被甩入新产生的空间里。

一切平静、冷却下来以后，宇宙中的物质构成也稳定了，其中有四分之三氢、四分之一氦以及一小部分锂和铍，稀薄的气体充满了这个三维空间。随后还出现了无数光线。是的，这个充满了无尽雾气的明亮宇宙一定会在四种基本力的作用下变得更加有趣。

然而，在大爆炸之后的几分钟里，这个宇宙就安静了下来，事实上，它在接下来几十亿年中几乎没有发生任何变化。它只是在不断膨胀，变得更大、更凉、更暗了。直到某一刻，引力创造了个物质结构。它把物质团成一个大球，批恒星就此诞生。它们开始发光，使宇宙变得更加明亮。恒星们移动着，形成了恒星团和星系，接着，包含着数十亿颗恒星的超大型结构也形成了。

太阳和其他恒星一样，都是体型、质量很大的气体星球，我们在很远的地方就能看到它们。它们照亮四周，让环境变得温暖，让它们周围的生命（就像地球上这些生命）得以存活。太阳散发着光热，每天早晨都出现在地平线上。它是天空中壮观的景象。

这些气体星球的内部温度很高，由此产生的巨大压力使原子核融合在一起，并产生新的元素——比如，氢融合产生氦，氦燃烧后成为碳和其他物质。这个过程会释放大量能量。恒星越大，就能孕育出越大的元素。恒星里这种原子核融合过程也叫燃烧，但这种核火和化学燃烧反应不同，这是一种核反应。

大约80亿年前，在距我们几千光年的恒星中发生了核反应，这对我们的历史至关重要。几千光年当然只是一个估计的数值，因为我们的宇宙还在不断扩大，很难说这个恒星是不是正好离我们那么远。

核火在一个刚刚度过壮年的恒星中肆意地燃烧着。每秒都有数百万吨的氢被转化成氦气，通过光和热的形式释放出难以想象的能量。而且，氢的燃烧不是一个正在进行的核过程。恒星内部的巨大热量使氦气燃烧，并产生了碳和氧元素。

我们的故事正是从这个恒星开始的，它和我们今天的太阳非常相似。其中的核反应是一个三阿尔法过程，也就是三个氦核（也叫阿尔法粒子）碰撞后变成碳核。我们要说的就是关于碳原子的故事，故事的主人公名叫乔，他已经在宇宙中生活了80亿年。

我们将和乔一起穿越数十亿年的时光，探索无垠的宇宙。这位小小旅伴会向我们讲述他的经历，告诉我们碳原子如何度过他们的每一天。碳原子的日常生活不会总是很有趣，但是在数十亿年间还是出现了一些值得纪念的瞬间。其实，乔有时像囚犯一样，会被关在一片沉寂的环境中度过几百万年，看不到任何变化。好在乔非常有耐心。后来，他也有幸在几秒钟、甚至几分之一秒内体验了翻天覆地的转变。

乔的身体很小。碳原子的直径只有大约千万分之一毫米，但它们的数量惊人，仅仅在一个人体内的碳原子数量就多达27位数。在乔的带领下，我们能知道他的经历，了解他对事物的看法，通过他的视角看到一个截然不同的世界。我们将和他一起冒险进入人类从未接触过的新世界。

乔和其他原子一样穿着由电子做成的衣服，里面藏着他微小的原子核。原子核的结构非常紧凑，几乎占据了整个原子的质量。它由六个带正电的质子和六个与质子差不多重但不带电荷的中子组成。原子核通过强相互作用力聚成一团。

乔的电子带负电，他们围着原子核快速飞行着。这是因为原子核内的正电荷和电子的负电荷相互吸引。电子在自己的飞行轨道中嗡嗡地飞，形成一层电子壳，像云一样罩在原子外面。这个轨道很窄，只能容纳两个电子，现在完全被占领了。电子们认领了仅有的两个座位，阻止其他电子在这里落座。

现在我们大概知道乔长什么样了。但是，我们永远也不能真的看到他，因为光波太长了，不能把他的模样传送到我们眼中——它们比原子直径长一千倍以上，无法展现原子的图像。一定没人能通过这么长的光波看到这么小的物体。

乔出生在一个恒星的深处。在那里，因为核过程和引力而产生的高温高压足以为三阿尔法过程创造条件。虽然压力把所有物质紧紧地压在了一起，而且温度也高到了极点，但乔还是喜欢那里的环境。原子们可以在气态物质里自由移动——其实还是会遇到一些障碍，因为他们不断和其他原子撞到一起。

让他烦恼的是氢原子。更糟糕的是，他的恒星中有很多讨厌的氢原子，后来乔也不得不和他们打交道。这些事情乔都会一一告诉我们。

书籍介绍

《我的名字叫乔》是一本少儿宇宙史科普书。在银河系中的太阳上，有一个小小的碳原子，就是这个故事的主角——乔。沐浴着太阳的光芒，小乔度过了快乐的童年。之后，在几个氢原子的包裹下，他开始探索宇宙。本书从碳原子的视角，描述了许多物理和化学现象，还有宇宙中的重大事件，例如太阳系的出现、超新星的诞生以及自宇宙大爆炸以来发生的种种，其中纵横交错的联系，这本书都会一一展现在你面前。

★ 这是一本关于生命的探索之书！生命的源头——碳原子！

★ 本书涵盖丰富的物理、化学、生物知识，通俗易懂！小白也能清晰明了的读懂各种神奇反应！

★ 没有碳原子，就没有生命！以碳原子的视角，用第一人称的描写，更加强烈的体现了这场“生命之旅”，让所有人深陷其中，震撼的感受生命的奇迹！

★人类的未来，万物的起源，宇宙的奥秘，或许就在这小小的碳原子中。

★ 初中生物理课“前传”！快速了解物理现象是如何产生的！

——宇宙大爆炸之后，空间就产生了，时间开始流逝。某一刻，我们现在所知的种种物理定律也突然出现了。

★ 支配宇宙的物理学基本力！帮助青少年深刻理解，巩固基础！

——宇宙的四大基本力：强相互作用力、弱相互作用力、电磁相互作用力、引力。

★ 本书形象生动地描述了细胞的出现，体现了细胞在各种情况下的“惊心动魄”，让孩子也让大人都深受启发，思考生命的神奇奥秘。

——第一批细胞只能诞生在水里，这里是生物们嬉闹和躲避紫外线的理想之地。

★ 你参加过粒子们的狂欢舞会吗？

你目睹过恒星的爆炸、经历过地狱般的白矮星吗？

你认识去银河系的路、看见过太阳系诞生的过程吗？

......

本书将一一解锁奇妙现象！让所有人都拥有如身临其境般的超赞体验！

★ 超长精美目录折页——碳原子在宇宙深处的某一颗恒星内部睁开眼睛，生命之旅的齿轮开始转动，浩瀚的历史长河尽在眼前。

★ 随书附赠“玫瑰星云”精美卡片，展示宇宙独特的浪漫。

★ 随书附赠“给所有人一封信”，译者剖析解读，简洁明了的给读者介绍主人公“自驾游”的故事。