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作者：朱万森著

出版社：复旦大学出版社

出版时间：2014-04-01

书籍编号：30505777

ISBN：9787309102383

正文语种：中文

字数：299611

版次：1

所属分类：教材教辅-大学

版权信息

书名：生命中的化学元素

作者：朱万森

ISBN：9787309102383

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内容提要

本书系统地阐述了化学元素的起源及相关的宇宙大爆炸理论，详细地讨论了生命的形成和生命元素的演化、生命中的化学元素的作用、生物化学循环及人类与环境的生死与共的关系。从宏观、微观乃至人类社会的角度，介绍了宇宙天体化学、生物化学、生物无机化学、分析化学、环境化学等与生命科学相关的化学各学科中的一些重大科学发现和研究，同时介绍了作出重大贡献的著名科学家及科学工作者的创新和奉献，重点叙述了化学各学科与生命科学的关系，尤其是人体中的化学元素的知识、化学元素与人体健康的关系及环境保护的知识和理念。

前言

21世纪初，复旦大学对课程结构进行了全面调整，并形成了以综合教育和文理基础教育为主要特色的通识教育课程体系。

“生命中的化学元素”这门课程被列入了复旦学院通识教育的核心课程（第四板块：科技进步与科学精神），旨在帮助学生从科学史的角度加深对科学思想和科学精神的理解，鼓励人文与社会科学专业的学生涉猎理科知识和拓宽科学的视野。

现在完成并出版的这本教材是著者这十几年来的努力和教学实践的结晶，它秉承了复旦大学通识教育的理念，宗旨就是为化学系以外的各文理科学生广角度地介绍化学各学科与当今科学研究的前沿——生命科学之间的紧密关系，使学生加深对化学科学的了解，同时也加深学生对现代科学思想和科学精神的理解。

本书重点引导学生将目光投向当今科学研究的几个前沿问题，它包括宇宙和生命的起源、化学元素的诞生和其在生命体中的进化、生命元素在生命体中的作用、地球上和生命体中生命元素的循环和平衡、地球的生物化学循环和人类对地球的环境保护。所涉及的知识有天体化学、生物化学、分析化学、生物无机化学、环境化学等学科知识；所讲述的内容主要围绕当代的生命科学的研究，并较多涉及到人体营养学、微量元素和人体健康、生活中的环境污染和环境保护等诸多热点问题。希望学生通过学习和阅读能了解和掌握化学及生命科学的相关科学知识，建立起正确的科学理念。

法国后印象派画家高更（Paul Gauguin 1848-1903）曾用一幅著名的画提出了这世界上所有人的不解的疑问——“我们从哪里来？我们是谁？我们往哪里去？”本书的另一目的也就是试图运用我们已知的科学知识去做出努力，来对此疑问做出一些初步的回答，哪怕是牙牙学语式的回答，这也是科学精神的体现。

本书作为复旦大学通识教育的教材，既可用来与国内其他院校的通识教育教材进行交流，也可提供为其他院校用作教材和教学参考书。不仅如此，本书还由于选材广泛、资料丰富，又紧扣社会上有关营养、医疗保健诸方面的热点问题，亦可作为一本介绍生活科学知识方面的科普读物，供社会各界同仁参考和阅读。

本书在编写过程中，得到了复旦学院孙燕华博士的全力支持，化学系领导特别是化学系主管教学的副系主任吴性良教授和高翔教授先后给本书以有力的推荐和指导，在此特向他们表示谢意。本书的顺利出版也应感谢参与本课程教学的另外两位老师熊焕明教授和高明霞副教授，他们参照了本书的初稿，进行了有创造性的教学实践。更应感谢的是复旦大学出版社的范仁梅编审，由于她的努力和辛勤工作，本书才得以顺利出版。

作为一本通识教育的教材，本书内容的选择涉及面广，参考的书籍和文献众多，限于篇幅，不可能一一罗列注明，只是选择了一部分主要的参考书目列在书后，难免有失全面和遗漏。至于本书的内容那就更难免有疏漏甚至谬误之处，欢迎各位读者能给予批评指正。

作为高校教育改革而推出的这本通识教育的教材，其内容的全新体系显然是一个尝试，也期望着读者能给予鼓励和支持，我和我的同事们将会更加努力。

朱万森

2013.12.8

第一章　导论：化学与生命

1-1　引言

17世纪，法国著名科学家、哲学家帕斯卡尔（Blaise Pascal）曾说过这样一段话：“我不知道是谁把我安置到世上来的，也不知道世界是什么，我自己又是什么？……我不知道我的身体是什么，我的感官是什么，我的灵魂是什么？……正像我不知道从何而来，我同样也不知道我往何处去，我仅仅知道在离开这个世界时，我就要永远地或则是归于乌有，或则是落到一位愤怒的上帝的手里。”

人生只有一次，匆匆来到这世上，仅是百亿多年间的一瞬，却不知世界为何物，生命是什么，“我”又从何而来？这确是人生莫大的憾事。

研究自然科学和哲学的，可以纵论万物运动之因果，但了解生命运动之本质自然应是其最主要的研究；研究历史的，可以畅谈历史之脉络，而对人类及生命最初起源的探讨也正应是其研究的起点；研究文学的，可以写尽人间之沧桑，可这多姿多彩的生命究竟是由什么来主宰岂不更值得描绘？

《生命中的化学元素》当然不是企图想讲清“生命是什么？”这一人类认识史上最基本、最核心的问题，但是我们可以从化学的角度来讲述生命科学研究中的部分重要发现及其研究成果，可以讲述组成生命的化学元素的一些重要作用及其运动规律。对于这些知识的了解，将会多多少少地影响每个人的学习和思维，乃至理性和做人的态度。

应该承认，生命本身是一种极为复杂的发展过程的产物，有着纵横交错变化着的偶然性和必然性。“世界是什么？我往何处去？”宇宙中并没有有关生命之谜的现成答案，这些问题得由人类自己来回答，而且还必须在人类有限的生存期间，找到人类存在的真正意义。因此，不妨借用林肯（Abraham Lincoln）说过的一句话：“既然身而为人，就有义务了解何谓生命的意义。”

1-2　化学与生命

生命与化学之间究竟有什么关系？美国医学家、诺贝尔奖获得者科恩伯格（A．Kornberg）就提出了“把生命理解为化学”这一著名论点。对此，我们不妨从以下这三方面来理解。

1．生命是化学演变的产物

所谓演变，就是一系列的变化，其中最重要的就是化学变化，因为唯有化学变化才会产生新的物质。生命实际上就是化学反应的产物，就是由非生命的物质经过长期的化学进化演变而来的。有些生物学家把生命看成是一系列的过程，从化学的角度来看，生命过程就可以看成是一系列的不以生物体意志为转移的化学反应的过程和传递化学信息的过程，这也正是化学进化的过程。所以要真正地了解生命，就必须首先从了解生命中的化学元素及其变化开始。

曾有人说过：“用物理作用可以解释化学现象；用化学作用可以解释生命现象；用生命作用可以解释心理现象；用心理作用可以解释社会现象。”对生命的化学进化而言，化学作用的因素远比物理的乃至其他的因素要来得重要。生命科学家已认识到：生命现象只能在分子的层次上用化学作用来加以阐明。但问题是，化学如今是否已能完全地解释生命？至今，这仍然是一个任重道远的问题。

2．在化学的催化下，生命还在变化中

有人问道：“人类起源于猿人，那么什么样的人类将起源于我们？”这确是一个值得研究的课题。在地球的演变史上，生命的进化是从来没有停止过的，何况当今的人类还在不断地创造出数不胜数的新的化学物质来影响着生命的进化甚至也可能正在导致生命的退化，尤其是人类又在克隆、基因改造和遗传工程上取得了巨大的成功。转基因食品如今已大量现身于市场，人造细菌、人造动植物的研究方兴未艾。我们没有理由不关注化学在其中的巨大影响。

生命当然还会继续进化下去，而这一进化过程肯定将会比以往任何时候更强烈地受着化学运动的制约和主导。50多年前，科学家首次在试管里成功合成了DNA（脱氧核糖核酸），如今，美国研究人员又在努力跨越生命研究中的巨大鸿沟，试图完全用人造DNA去创造生物。2008年1月，美国《科学》杂志报道，美国马里兰州克雷格·文特尔研究所（J．Craig Venter Institute）的科学家们在实验室里用化学方法，合成了世界上第一个也是最庞大的人造细菌基因组。他们复制目前已知最小的细菌之一——生殖支原体的DNA，将基因片段人为地重新组合，共组合了582970对碱基，成功地制造出最大的人造细菌基因组，为创造首个完全人造生命迈出了极其重要的一步。2010年，该研究所的项目负责人美国生物学家克雷格·文特尔（J．Craig Venter）、汉密尔顿·史密斯（Hamilton Smith）及其同事在5月20日出版的《科学》杂志上又进一步宣布，他们创造了一个人造生命。他们首先选取一种名为丝状支原体的细菌，对其基因组进行解码并复制，制造出了载有约1000个基因的DNA片断。然后研究人员又将“山羊支原体”细菌的内部挖空，再向其中注入了他们新设计的DNA，不久后，植入的新的基因组取得了这个单细胞生物的控制权。最后，新的支原体终于开始自我繁殖，成为世界上首个“人造生命”。这是自有生命起源以来的第一个没有父母的生命，实验中，文特尔将“人造生命”起名为“辛西娅”（Synthia，意为“人造儿”）。他表示：“‘辛西娅’其实是一个人工合成的基因组，是第一个人工合成的细胞，也是第一种以计算机为父母的可以自我复制的生物。”“辛西娅”的诞生，意味着人造生命的时代已经来临。

依赖于化学，人类已对天地万物施加了前所未有的调控，尤其是如今，人类已似乎即将拥有制造人造细菌的能力，可是科学家也告诫我们：细菌与病毒是不同的，细菌可以在生命体之外的环境中生存和繁殖，这当然会引起人们对人造细菌各种可能的潜在危害的莫大忧虑。我们还得承认，尽管科学家在化学与生命上进行了很多研究，取得了巨大的成功，可是至今我们仍然还不能说人类已完全了解了生命，我们并不了解这些研究中可能隐藏着的风险。

另一方面，到20世纪末（1999年底），根据美国《化学文摘》的收录，化学家合成的化学物质的数目已达2230万种，但其中仅6万～7万种为人类所使用，只有约7000种为工业大量生产，可是环境中据说已发现有近10万种不同种类化合物，它们与生命的关系将又如何？有无影响到生命的未来？举个例子来说，大规模地使用化肥和农药、杀虫剂已经是保持现代农业产量的重要手段，但美国国家海洋与大气管理局动物学家的最新研究却表明，农业化学药品会影响大马哈鱼的大脑，同时损害它们的捕食能力，据称，生活在美国西北太平洋沿岸和其他地方的大马哈鱼已面临着巨大的致命性威胁。请注意，这个例子仅是当今我们这个星球上所发生的千万个事例中的一个，但它却使我们沉重地感觉到：我们千万不能忽视化学和化学品对于生命的巨大影响和作用。

3．化学的影响还将决定地球上生命的最终命运

一切事物都存在着死亡的过程，太阳如此，地球也如此，大诗人李白早就吟诵过：“日月终销毁，天地同枯槁”，当那一天真的到来时，地球上的生命将会如何？茫茫宇宙中，何处去延续或是孕育新的生命？这是科学界所高度关切的课题。

化学的研究能否为未来的生命寻找最终的出路？20世纪末，美国科学家进行了一次工程浩大、耗资达2亿美元的“生物圈二号”实验。1991年，该项目在亚利桑纳州建造成了一个超过三个足球场大、近8层楼高的实验基地，占地1.3万平方米。在这个基地里全面地模拟了地球上的自然生态体系，有空气、水、土壤、模拟的阳光，还有各种动植物以及森林、草地、河流、湖泊和微型海洋（深达8米，还有珊瑚礁），引入的动植物数量达4000多种。1991年9月26日，来自美、英、德和比利时的八名男女科学家志愿进入到“生物圈二号”工作和生活，呼吸绿色植物释放的氧气，饮用生态系统生成的水，吃自己种出的粮食。原本预期那里可以永久居住人类，至少志愿者在那里与世隔绝两年不会出现什么问题。然而令人无论如何也没想到的是，仅仅4个月后，那里的氧气浓度已不足以维持志愿者的生命，从21％直线下降至14％，虽经输氧补救，但仍有19种小动物灭绝，所有的传粉昆虫都死亡，依靠花粉传播而繁殖的植物也无一幸存。二氧化氮（NO2）和二氧化碳（CO2）的含量直线上升，脊椎动物陆续死去，而用来吸收二氧化碳的牵牛花却恣意疯长。后来虽经各种努力，最终这一实验还是彻底失败了。

多少年来，人类孜孜不倦、梦寐以求地盼望着能冲出地球，向宇宙深处进军。而随着地球环境的日益恶化，科学家们只能殚精竭虑地加速寻找“挪亚方舟”的进程。“生物圈二号”的失败所反映出来的信息却向人们冷酷地证明了：地球环境是在经历了数十亿年的漫长风雨后才形成的，对于这种超常稳固的生态系统，人类渴求着窥其奥秘，憧憬着能营造起脱离地球的伊甸园，但这岂是那简单的仿造所能完成？

如今，在新世纪的开端，人类又突然发现生命从来没有像今天这样受到人类意志的控制和改造，我们的化学家也因此而自豪：因为生物学家只是致力于如何阐明生命的过程，而化学家则致力于如何调控生命的过程。但是，以克隆为基础的无性繁殖作为核心，这一控制和改造究竟会走到哪一步？这肯定是我们这些世纪初的人所无法想象的，而其先兆和曙光如今已出现在地平线上。

要在未来真正掌握住地球上生命的最终命运，化学家自然还需要和其他学科的科学家一起更加倍地努力，同时我们还必须得牢记：地球不是如生物圈二号那样的实验室，在生命的问题上，我们失败不起，尊重自然、善待和保护地球才是我们地球上生命的当前最最重要的任务。

第二章　宇宙和化学元素的起源

世界万物包括生命都是由化学元素组成的，可化学元素又是从何而来？这当然首先要从宇宙的诞生来开始寻根溯源。

2-1　宇宙如何创生——传说和思考

宇宙是如何创生的？人在成其为人并具有了理性思维后，恐怕就一直在探寻着这一与人类“性命攸关”的宇宙生成的问题，最初自然是猜测，后来就形成了各种神奇的传说。

早在2300多年前，中国著名的古代诗人屈原就写下了瑰丽的诗篇《天问》：

曰：遂古之初，谁传道之？上下未形，何由考之？冥昭瞢暗，谁能极之？

冯翼惟象，何以识之？明明暗暗，惟时何为？……

与中国的《天问》相似的是，印度人也写出了他们的《问天》：“如果天神创造了世界，那么在创世之前他所居何处？……不用任何原材料，天神又如何凭空创世？……如果天神尽善尽美、包罗万象，那么他为何又起了创世之念？”——耆那教圣典（公元9世纪）

在西方，有文字记载的最早讨论世界从何而来的回答要算是《圣经》中的第一篇《创世纪》了，在那个故事里，上帝耶和华用了6天的时间，创造了天地、日月、星辰……乃至亚当和夏娃。如从那时算起，根据《圣经》，宇宙的创生距今至多也不过数千年，这就是古代西方人对宇宙的认识。

在东方，中国的古代文献《三五历记》中，也有着关于宇宙创生的生动的描绘：“天地混沌如鸡子，盘古生其中。万八千岁，天地开辟，阳清为天，阴浊为地”，按此说法，天地的诞生一共花了18000年，如再加上人类的历史，少说些也该有二万五千年了，这就是中国古代人对宇宙诞生的理解。

传说毕竟是传说，学者们并未放弃自己的思考。中世纪的犹太学者依照圣经的记载和自己的研究，曾把公元前3760年确定为创世日。到了1658年，英国圣公会的大主教厄谢尔又“算出”了创世的时间是在公元前4004年，而且是在那一年的10月22日下午8时。再后来，希腊正教会的神学家们又把创世日提早到公元前5508年。就这样，宇宙的年龄不过六七千年的观点在西方一直维持到了18世纪。

19世纪30年代初，英国的地质学家赖尔（Charles Lyell）在他的巨著《地质学原理》中，列举了非常有力的证据，论定了地球的年龄决不止是区区几千年，这才使得当时的科学界为之信服。随着此后生物进化论的发现，人类才明白，与地球的年龄相比，人类存在的历史并非仅仅只是晚了六天。

有趣的是有关宇宙创始时的描述。我国古代的传说认为宇宙在创生时“混沌如鸡子”，却不料这一说法竟有着它的世界普遍性，不论是埃及神话还是希腊神话都有着相类似的说法，即宇宙诞生的最初是混沌一片的。或许是科学家受到了这一启发，1927年比利时数学家勒梅策（Georges Edouard Lemaitre）提出了他的宇宙说，他认为，一切物质起初大概都来自一个极端致密的“宇宙蛋”，这个“宇宙蛋”发生了爆炸，于是就诞生出我们所处的这个宇宙。当然，此时他的这个说法与古代的传说已有着本质的区别了，因为他的认识已有着大量的科学认识的基础。

2-2　宇宙是在膨胀中

每当夜晚的星海闪烁时，宇宙的奥秘就格外使人引起无限的遐想，科学家对此的兴趣同样也是一代接一代地乐此不疲。就这样，历史的长河一直走到了19世纪，科学家们才从对宇宙的研究中认识到原来宇宙一直是在膨胀中的。

2-2-1　问题之一：夜里的天空为什么是黑的？

夜里的天空为什么是黑的呢？这好像是每一个人都能回答的问题，其实不然。大多数人都会回答：因为夜里太阳下山了。但是，浩大的宇宙是有着无限多的恒星的，也就是有着无数个太阳！有人还会说，不，这无数个太阳离我们可实在太远了，它们的光照不亮我们的夜空。可是，既然无穷尽的宇宙有着无穷多的星星，那么数学上就可以证明，这无穷多的星光足以完全照亮整个夜空。

早在1826年，德国天文学家奥伯斯（H.W.M．Olbers）就提出了著名的奥伯斯佯谬。他指出：如果宇宙是无限的，并且在这个无限的宇宙中分布着无限多颗像太阳一样的恒星，那么夜空就不应该是黑暗的，相反，应该到处像太阳一样明亮。因此，宇宙的无限性和均匀性这两者其中至少有一个是错的，或者两者全错。

2010年12月，美国耶鲁大学和哈佛大学的天体物理学家在夏威夷借助电子天文望远镜对遥远星系展开观测后发现，宇宙中的星星比先前认为的要多数倍，大约有3×1023颗星星。科学家还形象地描绘说，地球上大约有60亿人，每个人所有细胞大约有50万亿个，两者的乘积恰好是3后面23个零。这就是说，已观察到宇宙中的星星的数目要与地球上全体人类的细胞总数相当。由此看来，宇宙空间确实有着无限多的星星，夜里的天空为什么黑这个问题显然应该还另有答案。

意外的是，这个答案其实竟在中国古代早就给出了，三国时的徐整在《三五历记》中写道：“……阳清为天，阴浊为地，盘古在其中，一日九变。神于天，圣于地。天日高一丈，地日厚一丈。如此万八千岁，天数极高，地数极深，盘古极长，故天去地九万里。”这就是告诉我们，天和地原来是在不断地膨胀着的。按现在的观点就是说，由于宇宙在膨胀，星系都在远离我们高速而去，它们的星光也就照不到地球上了。“宇宙天地是在膨胀着”，中国古代人的宇宙观显然要比古代西方人的认识更先进，虽然这只是个神话。

2-2-2　问题之二：天体的光谱为什么会有红移？

1．多普勒效应和分光学定律

在公路旁，我们会感受到汽车所发出的两种截然不同的声响：当汽车高速向我们驶来时，汽车声响的音调在不断升高（即声音的频率在升高）；而当汽车驶过我们远离而去时，其音调却不断变低（也即声音的频率在降低）。奥地利物理学家多普勒（Christian Johann Doppler）最早于1842年提出了对这种现象的解释，是他发现了运动着的物体的声音频率是在变化着的效应，这一效应在物理学上就称之为多普勒效应。

多普勒效应不仅适用于声波，也适用于光波。一个物体所发射的光的频率，也会因其运动与观察者的关系而改变，如果该物体接近观察者，观察到的其光的频率会升高，反之，则会变低。谁也没料到的是，这一重要发现最终竟帮助人类认识了天体之间的相向运动。

1854年德国物理学家基尔霍夫（Gustav Robert Kirchhoff）与德国化学家本生（R.W.E．Bunsen）研究了金属盐在火焰中的蒸气的光谱，从而为光谱分析奠定了基础，创立了光谱化学分析法，并发现了铯（1860年）、铷（1861年）两种化学元素，提出了分光学的几条基本定律：

（1）每一种化学元素都有它自己的、具有特征的光谱线；

（2）每一种化学元素都可以吸收掉它自己所能发射的那些光谱线；

（3）灼热状态的固体和液体都发射连续光谱，气体发射不连续的明线光谱，但高压下的气体也发射连续光谱。

运用光谱分析法我们就能轻而易举地分析出任何体系中的化学元素的组成。

天文学家也据此对天体的光谱进行了长期的研究。他们将某一恒星射来的光用望远镜捕捉后，通过棱镜的分光，长时间地在胶片上曝光，所得的图形即是天体的光谱图。这种光谱图或是在暗黑的背景上有一些亮线，或是在明亮的背景上有一些暗线，而且这些线条都有一定的位置，这个位置即表示一定的波长（或频率）。后来人们发现，原来这些线条就是天体上所存在元素的“条形码”。

2．太阳的光谱图

天体光谱学的诞生，宣告了天体不可知论的破产。基尔霍夫在1861年又继续出版了《太阳光谱论》一书，书中附载了一张划时代的太阳光谱图，长2.4米，他指出只要将图上的吸收线的位置与元素的标准光谱相比较，就不难辨认出太阳上究竟存在哪些元素了。

3．谱线红移的发现

天文学家在继续对遥远天体的光谱图作研究时，得到了另一个意外的发现：这些天体的谱线竟然偏离了它们原来应在的位置，移向了低频率，也就是移向了光谱的红色频率部分，这种现象被称为红移。对此发现，天文学家经过研究认为，根据多普勒效应（见图2-1），天体光谱图上的谱线向光谱紫端偏移或向红端偏移，就意味着该天体是正朝向地球而来或远离地球而去。

图2-1　天体运动的多普勒效应示意

研究表明，大多数恒星光谱在紫色频率部分都有两条暗线，这是Ca元素的两条吸收谱线，以后又发现在那些遥远的暗淡的星系的光谱中也有这两条谱线，但是它们不在紫色频率部分，而是在红色频率部分。因此，1868年，英国天文学家哈金斯（William Huggins）便根据多普勒效应宣布了天狼星正以46.5千米每秒的速度远离地球而去。

4．哈勃定理

1890年，美国天文学家基勒（J.E．Keeler）测得大角星正以6千米每秒的速度向我们飞来，仙女座也以200千米每秒左右的速度向我们飞来。可令人惊讶的是，银河系之外的大部分星系的光谱却都存在红移现象，也就是正在远离地球而去，而且星系越远，光谱的红移也就越大。

1929年美国天文学家哈勃（E.P．Hubble）研究了银河系之外的24个星系，发现这些星系都在远离我们而去，他因此提出了著名的哈勃定理：一个星系的退行速度同这个星系离我们的距离成正比。

这一定理后来得到了很多天文学家的证实。1960年，在美国的500厘米口径的天文望远镜投入使用后，天文学家探测到了一些非常遥远的天体，根据哈勃定理的计算，这些天体退行的速度高达24万千米/秒，距离地球160亿光年。

这些发现太不可思议了，如果星系远离我们的速度接近或是达到了光速，那么它们发出的光又怎么能来照亮地球呢？而且它们离我们的距离又这么遥远，根据地球年龄约46亿年可知，至今还有许许多多的光还正在赶往地球的路上呢！科学家从大型天文望远镜中也不过能看到50亿年前的星系所发出的光，我们又何从谈起这无限多的星光来照亮地球的夜空呢？

5．宇宙在膨胀

哈勃定理的发现最终证明了宇宙是在膨胀中的，这也是很多科学家潜心研究的共同结果。有人对此解释说，可以设想，一个气球在充气膨胀时，它上面的各点彼此之间将会四散分开，对于这气球表面或是气球当中的任何一点（假定每一点代表一个星球）来说，其他各点似乎都在离它而去。这虽是一个简单的解释，但它已经是十分形象的了。

爱因斯坦（Albert Einstein）在发表他的广义相对论时，发现他的“场方程”得到的结论是宇宙在运动着，宇宙是不可能静止的，这与宇宙膨胀的解释相一致。但是，当时的天文学家对宇宙观察的结论是宇宙是静止的，于是爱因斯坦据此修改了他的方程。1929年哈勃发现宇宙在膨胀后，爱因斯坦只能惋惜地将他这次修改称之为“一生中犯的最大错误”。

2-3　宇宙大爆炸理论

2-3-1　宇宙大爆炸理论的提出

1933年，苏联出生的伽莫夫（George Gamow）离开苏联来到美国工作。1948年，美国《物理评论》发表了伽莫夫和其助手阿尔法（Alpher）及美国物理学家汉斯·贝特（Hans Bethe）一起署名的文章，提出了宇宙大爆炸的理论。这一理论认为：宇宙的原始状态是一巨热的核粒子气体混合物，大爆炸是由混合物的迅速膨胀引起的，如今我们在地球上所发现的全部化学元素都是在大爆炸发生后半小时所产生的尘埃，同时大爆炸产生的辐射还遗留到今天，这种辐射应该同处于5开（-268℃）温度下的物质所具有的辐射（为微波辐射）相当，因此我们当今的宇宙应是在一片微波的辐射之中。

遗憾的是，伽莫夫的大爆炸理论由于当时缺乏证据，并没有受到科学家的重视，后来就渐渐地被人遗忘了。谁知到了20世纪60年代，它竟奇迹般地找到了证据。

我们在收听广播时，常会听到噪声；如将电视机调到一个空的频道，我们又会在屏幕上看到“雪花”，它就是我们所“看到”的噪声。噪声是导电电子的无规则热运动所产生的，因此噪声的水平是可以用温度来标志的，例如当地面温度为300开（23℃）时，在无线电

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