• 【宇宙迷宮 | 不可氫視】組成宇宙的物質 75%是氫這種元素
  • 2020-05-23    

 


李偉才

氫(hydrogen)是我們日常生活中不常碰到的物質,因此如果我說,宇宙其實是個龐大的氫氣球,你必會十分驚訝,甚至以為我在開玩笑!

我可是認真的。原來天文學家的研究顯示,如果撇開了我們迄今仍未充份了解的「暗物質」(dark matter)而言,組成宇宙的物質,足有75% 是氫這種最簡單的元素。排第二的是氦(helium),約佔24%。而其餘的元素如氧、氮、碳、硫、磷、鐵等加起來只佔 1%左右。誇張一點說,宇宙是由氫和氦加上一點兒「雜質」所組成的。

氫和氦之所以如此豐富,乃由宇宙形成初期的物理條件所決定。現代宇宙學的「大爆炸宇宙起源理論」之所以廣為科學家所接受,主要原因之一,正是理論所推導出的「氫、氦含量比例」,和觀測到的比例高度吻合。

方才我說日常生活很少遇到氫,是因為在地球上,氫已經大量跟氧結合而成為水(因此實大量存在於我們體內),或進一步與碳結合而成為「碳水化合物」,又或是在脫氧後而成為「碳氫化合物」(如石油和天然氣)等。科學家可以透過化學方法以提取純粹的氫,但最簡單直接的方法,是以電流把水中的氫和氧分離,這個過程稱為「水解」(hydrolysis)。

曾經有一段時間,氫氣普遍用於消閑和裝飾用的氫氣球(hydrogen balloons),甚至用於可以載人飛行的大型飛船(airships),但自從1937年的「興登堡號」爆炸災難(the Hindenburg disaster)之後,人們認識到氫氣的危險性,所以在二十世紀下半葉開始,「氫氣球」中的氫已逐步被不會燃燒因、此安全得多的氦所取代,只是我們已經習慣了,即使到了今天,稱之為「氦氣球」總覺十分蹩扭似的。

自二十世紀中葉,「氫」在大眾的意識裡還會引起更可怕的聯想,那便是威力比原子彈大上近千倍的「氫彈」(hydrogen bomb)的出現。

過去數十年來,「氫燃料」卻又成為了一種備受關注的「清潔能源」;而氫氣透過「核聚變」(nuclear fusion)可能帶來的無盡能源,也成為了各國竭力追求的目標。可以肯定地說,這種最簡單的元素是絕對「不容氫視」的呢!

李偉才

科普達人


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