氫是我們生活中最常見的元素,它占宇宙總質量的75%,是宇宙中丰度最高的元素。氫元素幾乎都來自宇宙之初,它由一個質子和一個電子組成,是自然界中最初的物質狀態。其它各種元素則都是在氫元素的基礎上核聚變而來,而元素從輕到重無非就是中子數和電子數的增加。說白了千奇百態的物質的老祖宗都是氫元素。
所以我們每個人身上大部分都是氫原子,而其它原子也是來自於氫元素。氫原子簡單且優美,一個電子圍繞質子不停地旋轉。但它在宇宙中不同環境下卻會呈現出許多離奇的狀態。
大家都知道原子內部是很空曠的。氫原子在普通環境下的內部比例大致如下:如果一個氫原子的原子核是一個直徑為一米的球體,那麼電子還不如一個桌球大,但它距離原子核卻超過30公里以上,運行的速度非常快。如果站在原子核上往上看,則滿天都是電子;如果從原子的外面去觀察,這個電子已圍繞原子核旋轉成一顆球體,直徑可達60公里以上。但這麼一個大球中可觀測的東西卻只有一個一米大小的質子和一個桌球一樣的電子。可見原子的空曠程度可比作一個太陽系。
但氫原子的空曠度並不是一層不變的,在環境發生變化時,原子內部的空間會受到壓縮,比如我們給自行車打氣時,空氣中的氫原子在氣筒中受到壓力,原子體積會有一些小的變化。
而氫原子在木星的大氣層中則會表現出三種狀態。表層的氫原子和地球上並無兩樣;但往縱深到達大氣層的底部,氫原子會被壓縮成液態;而液態氫的海洋下面是金屬氫,在強大的壓力下,氫原子的空間進一步被壓縮,已經呈現出了固態的金屬性質。
但金屬氫並不是氫元素體積最小的時候,在太陽的內部,體積更小的氫原子在高溫高壓作用下會合成氦原子。當太陽變成白矮星時,其自身巨大的引力將使原子內部的空間被擠得所剩無幾,電子像液體一樣在原子核之間流動,白矮星其實就變成了一個等離子球。
不過能徹底終結原子狀態的是中子星,當原始質量是太陽10至30倍的大質量恆星發生超新星爆炸的時候,巨大的壓力會將電子直接壓到原子核的質子裡面,形成一顆中子。這時候直徑60公里以上的氫原子空間就完全被擠乾淨了。
中子星可以終結氫元素聚變元素的原子狀態,但黑洞卻可以毀滅氫原子。因為氫原子如果被黑洞吸入,超級引力可以把"直徑一米的球體″進一步壓碎,把原子核中夸克與夸克之間微小的空間全部擠出,直到把原子核打成基本粒子為至。氫原子終於從宇宙創生的時候誕生,經歷漫長的宇宙演變回到它出生前的狀態,宇宙湯中的基本粒子。