元素事实：每个元素各有什么故事
从氢到鿫，游戏里为每个元素配了一条事实。这一页汇总它们，并讲元素是在哪里造出来的。
周期表上的每个元素都有自己的故事：氦先在太阳光谱里被发现，后来才在地球上找到；金很可能来自中子星并合；锝是第一种人造元素。游戏里为从氢到鿫的每一个元素都配了一条事实，这一页挑出其中最有代表性的，按“从哪来、做什么用”分成几组来讲。
元素的来源不是随便的。恒星一步步锻造出周期表上的元素，“我们都是星尘”这句话就是从那篇综述开始流行的（Burbidge、Burbidge、Fowler 与 Hoyle，《Reviews of Modern Physics》1957）。
宇宙最早的三个元素
| 元素 | 一句事实 |
|---|---|
| 氢（H） | 宇宙中约四分之三的普通物质是氢。 |
| 氦（He） | 1868 年先在太阳光谱里被发现，后来才在地球上找到，名字来自希腊语的“太阳”。 |
| 锂（Li） | 观测到的宇宙锂比大爆炸理论预测的少约三倍，这就是至今未解的“锂问题”。 |
阿尔弗和伽莫夫最早计算了大爆炸中轻元素的形成（Alpher、Bethe 与 Gamow，《Physical Review》1948）。锂的“少了三倍”，说明这套理论仍有没解开的地方。
恒星里的元素
| 元素 | 一句事实 |
|---|---|
| 碳（C） | 所有已知生命的骨架元素。三个氦核聚变成碳，需要碳-12 恰好有一个特殊能级。 |
| 氧（O） | 地壳中质量占比最高的元素，约 46%。宇宙中氧的丰度仅次于氢和氦。 |
| 铁（Fe） | 铁的原子核结合得极其紧密，恒星聚变到铁就无法再释放能量，核心随之坍缩。 |
| 钡（Ba） | 主要在小质量恒星晚年的慢中子俘获过程中形成。 |
碳的那个特殊能级，是霍伊尔先预言、后被实验证实的（Hoyle，《The Astrophysical Journal Supplement》1954）。
不是恒星造的元素
铍和硼是少数例外：恒星内部会摧毁铍，宇宙中的铍几乎都来自宇宙射线撞碎更重的原子核；硼也和铍一样，主要来自宇宙射线散裂。
更重的元素则来自中子星。铕几乎全部来自快中子俘获，天文学家用它追踪中子星并合的痕迹；地球上的金大多可能来自中子星并合，不过地球的金大部分早已沉入地核。中子星并合喷出的物质里含有大量重元素，你戒指上的金子很可能来自这样的碰撞（Kasen 等，《Nature》2017）。
生命离不开的元素
- 氮：地球大气约 78% 是氮，生命的蛋白质和 DNA 都离不开它。
- 磷：DNA 的骨架和细胞的能量货币 ATP 都离不开磷，它在宇宙中相对稀缺。
- 镁：叶绿素分子的中心是一个镁原子。
- 钙：骨骼、牙齿和贝壳的主要成分。
- 钴：维生素 B12 的中心是一个钴原子。
- 钼：固氮酶的核心含有钼，生物把空气中的氮变成养分离不开它。
- 锰：光合作用中分解水的核心，是一个锰和钙组成的原子簇。
- 碘：人体合成甲状腺激素需要碘。
有一个曾经轰动又被推翻的例子：砷和磷化学性质相近，2010 年曾有论文声称发现用砷代替磷的细菌，后来被证伪。
人类用的元素
| 元素 | 一句事实 |
|---|---|
| 铜（Cu） | 人类最早冶炼的金属之一。 |
| 锡（Sn） | 铜和锡的合金就是青铜。 |
| 铝（Al） | 地壳中最多的金属元素，却直到 19 世纪才被提炼出来，一度比黄金还贵。 |
| 硅（Si） | 地壳中含量第二的元素，也是芯片和沙子的主角。 |
| 钕（Nd） | 钕铁硼是目前最强的永磁体。 |
| 铟（In） | 铟锡氧化物透明又导电，是触摸屏的关键材料。 |
| 铯（Cs） | 铯原子的振动频率定义了国际单位制中的“秒”。 |
| 钨（W） | 熔点最高的金属，约 3422°C。 |
颜色和光
霓虹灯的红色来自氖；路灯的黄光是钠灯；烟花里的红色来自锶；红宝石的红色来自其中少量的铬；锑的矿物粉末，则被古埃及人用来画眼线。
放射性与人造元素
- 镭：居里夫妇发现，曾被加进化妆品和饮料，后来才认识到它的危害。
- 钋：居里夫妇 1898 年发现，以玛丽·居里的祖国波兰命名。
- 铀：铀-238 的半衰期约 45 亿年，和地球年龄相当。
- 钍：钍-232 的半衰期约 140 亿年，和宇宙年龄相当。
- 锝：1937 年合成的第一种人工元素，没有任何稳定同位素。
- 钚：钚-238 衰变产生的热量为旅行者号等深空探测器发电。
- 锿：1952 年在第一次氢弹试验的残骸中被发现。
- 鿫：已知最重的元素，原子序数 118，2002 年首次合成。
元素名字里的人
超铀元素的名字几乎是一部科学家名册：镎以海王星命名，正如铀以天王星命名；锔以居里夫妇命名；镄以费米命名；钔以门捷列夫命名；锘以诺贝尔命名；铹以回旋加速器的发明者劳伦斯命名；𬬻以卢瑟福命名；𬭳以化学家西博格命名，命名时他还在世；鿏以核裂变的发现者之一莉泽·迈特纳命名；鿔以哥白尼命名。
一个提醒：这些是游戏里的事实卡
这页的每条事实都来自游戏里的元素表。元素从哪里来，另一页《元素锻造场所》会按来源分组讲清楚。卢瑟福那篇论文告诉我们，原子的质量集中在一个极小的核里，这是理解元素的起点（Rutherford，《Philosophical Magazine》1911）。
真实依据
氢（H）：宇宙中约四分之三的普通物质是氢。
氦（He）：1868 年先在太阳光谱里被发现，后来才在地球上找到，名字来自希腊语的「太阳」。
锂（Li）：观测到的宇宙锂比大爆炸理论预测的少约三倍，这就是至今未解的「锂问题」。
铍（Be）：恒星内部会摧毁铍，宇宙中的铍几乎都来自宇宙射线撞碎更重的原子核。
硼（B）：和铍一样，宇宙中的硼主要来自宇宙射线散裂。
碳（C）：所有已知生命的骨架元素。三个氦核聚变成碳，需要碳-12 恰好有一个特殊能级。
氮（N）：地球大气约 78% 是氮，生命的蛋白质和 DNA 都离不开它。
氧（O）：地壳中质量占比最高的元素，约 46%。宇宙中氧的丰度仅次于氢和氦。
氖（Ne）：霓虹灯的红色来自氖。
钠（Na）：钠在火焰中呈明亮的黄色，路灯的黄光就是钠灯。
镁（Mg）：叶绿素分子的中心是一个镁原子。
铝（Al）：地壳中最多的金属元素，却直到 19 世纪才被提炼出来，一度比黄金还贵。
硅（Si）：地壳中含量第二的元素，也是芯片和沙子的主角。
磷（P）：DNA 的骨架和细胞的能量货币 ATP 都离不开磷，它在宇宙中相对稀缺。
氩（Ar）：地球大气中约 0.93% 是氩，主要来自岩石中钾-40 的衰变。
钾（K）：香蕉里的钾-40 有微弱放射性。
钙（Ca）：骨骼、牙齿和贝壳的主要成分。
铬（Cr）：红宝石的红色来自其中少量的铬。
铁（Fe）：铁的原子核结合得极其紧密，恒星聚变到铁就无法再释放能量，核心随之坍缩。
镍（Ni）：地核主要由铁和镍组成。
铜（Cu）：人类最早冶炼的金属之一。
镓（Ga）：熔点约 30°C，放在手心就会熔化。
锗（Ge）：门捷列夫 1871 年预言了它的存在，称为「类硅」，15 年后它才被发现。
溴（Br）：室温下呈液态的两种元素之一，另一种是汞。
锶（Sr）：烟花里的红色来自锶。
锆（Zr）：锆石晶体非常耐久，地球上最古老的矿物颗粒就是 44 亿年前的锆石。
锝（Tc）：1937 年合成的第一种人工元素，没有任何稳定同位素。
银（Ag）：所有金属中导电性最好的一种。
锡（Sn）：铜和锡的合金就是青铜。
碘（I）：人体合成甲状腺激素需要碘。
铯（Cs）：铯原子的振动频率定义了国际单位制中的「秒」。
钡（Ba）：主要在小质量恒星晚年的慢中子俘获过程中形成。
钕（Nd）：钕铁硼是目前最强的永磁体。
钷（Pm）：唯一没有稳定同位素的镧系元素。
铕（Eu）：几乎全部来自快中子俘获，天文学家用它追踪中子星并合的痕迹。
钨（W）：熔点最高的金属，约 3422°C。
锇（Os）：密度最大的天然元素。
铱（Ir）：白垩纪末地层里异常富集的铱，揭示了那次小行星撞击。
铂（Pt）：汽车尾气催化器的关键材料。
金（Au）：地球上的金大多可能来自中子星并合；地球的金大部分早已沉入地核。
汞（Hg）：室温下唯一呈液态的金属。
铅（Pb）：铀和钍衰变链的终点。
铋（Bi）：曾被认为是最重的稳定元素，2003 年发现它有极微弱的放射性，半衰期比宇宙年龄长十亿倍以上。
钋（Po）：居里夫妇 1898 年发现，以玛丽·居里的祖国波兰命名。
镭（Ra）：居里夫妇发现，曾被加进化妆品和饮料，后来才认识到它的危害。
钍（Th）：钍-232 的半衰期约 140 亿年，和宇宙年龄相当。
铀（U）：铀-238 的半衰期约 45 亿年，和地球年龄相当。
钚（Pu）：钚-238 衰变产生的热量为旅行者号等深空探测器发电。
锿（Es）：1952 年在第一次氢弹试验的残骸中被发现。
鿫（Og）：已知最重的元素，原子序数 118，2002 年首次合成。
氟（F）：含氟牙膏让牙釉质更坚固。
硫（S）：火山口的硫磺和臭鸡蛋味的硫化氢都来自硫。
氯（Cl）：第一次世界大战中曾被用作毒气。
钪（Sc）：门捷列夫预言的「类硼」，1879 年被发现。
钛（Ti）：强度高、密度低、耐腐蚀，人造关节和飞机骨架常用它。
钒（V）：一些海鞘的血细胞里富集钒，浓度是海水的上百万倍。
锰（Mn）：光合作用中分解水的核心，是一个锰和钙组成的原子簇。
钴（Co）：维生素 B12 的中心是一个钴原子。
锌（Zn）：人体里有约 300 种酶需要锌。
砷（As）：和磷化学性质相近。2010 年曾有论文声称发现用砷代替磷的细菌，后来被证伪。
硒（Se）：名字来自希腊语的「月亮」，和以「地球」命名的碲是一对。
氪（Kr）：1960 到 1983 年间，「米」被定义为氪-86 一条谱线波长的 1650763.73 倍。
铷（Rb）：铷原子钟比铯钟小巧，导航卫星上就有。
钇（Y）：钇钡铜氧是第一种在液氮温度以上超导的材料。
铌（Nb）：大型强子对撞机的超导磁体用的是铌钛合金。
钼（Mo）：固氮酶的核心含有钼，生物把空气中的氮变成养分离不开它。
钯（Pd）：能吸收相当于自身体积 900 倍的氢气。
镉（Cd）：镍镉电池里的镉有毒，日本的「痛痛病」就是镉污染造成的。
铟（In）：铟锡氧化物透明又导电，是触摸屏的关键材料。
锑（Sb）：古埃及人用含锑的矿物粉末画眼线。
氙（Xe）：1962 年巴特利特合成了第一种稀有气体化合物，用的就是氙。
镧（La）：镧系元素的第一个，相机镜头的高折射率玻璃里常含有它。
铈（Ce）：打火石的主要成分是铈铁合金。
钆（Gd）：核磁共振检查用的造影剂里含有钆。
钬（Ho）：钬的磁矩是所有天然元素里最大的。
铒（Er）：掺铒光纤放大器让光信号能跨洋传输。
镱（Yb）：镱原子光钟是目前最精确的钟之一。
铪（Hf）：和锆的化学性质极为相似，直到 1923 年才被分离出来。
钽（Ta）：耐腐蚀，钽电容让手机电路可以做得很小。
铼（Re）：1925 年发现，是最后一种被发现的稳定元素。
铊（Tl）：剧毒，曾被称为「投毒者的毒药」。
氡（Rn）：无色无味的放射性气体，是吸烟之外导致肺癌的第二大原因。
砹（At）：地壳中任何时刻可能都不到 1 克，是最稀有的天然元素。
钫（Fr）：地壳中任何时刻可能只有几十克钫。
锕（Ac）：强烈的放射性让锕在暗处发出淡蓝色的光。
镤（Pa）：镤-231 的半衰期约 3.3 万年，被用来测定海底沉积物的年龄。
镎（Np）：1940 年合成的第一种超铀元素，以海王星命名，正如铀以天王星命名。
镅（Am）：家用烟雾报警器里有微量的镅-241。
锔（Cm）：以居里夫妇命名。火星车用它的 α 射线分析岩石成分。
锫（Bk）：以发现地伯克利命名。
锎（Cf）：锎-252 能自发裂变放出中子，被用来启动核反应堆。
镄（Fm）：以费米命名，和锿一样在氢弹试验的残骸中被发现。
钔（Md）：以门捷列夫命名。
锘（No）：以诺贝尔命名。
铹（Lr）：以回旋加速器的发明者劳伦斯命名。
𬬻（Rf）：以卢瑟福命名。
𬭳（Sg）：以化学家西博格命名，命名时他还在世。
𬭶（Hs）：以德国黑森州命名。
鿏（Mt）：以核裂变的发现者之一莉泽·迈特纳命名。
鿔（Cn）：以哥白尼命名。
鿭（Nh）：日本理化学研究所合成，是第一种在亚洲发现的元素。
𫓧（Fl）：以俄罗斯弗廖罗夫核反应实验室命名。
鿬（Ts）：2010 年首次合成，以美国田纳西州命名。
相关研究
这些研究和本页主题相关，但不是本页内容的直接证明。
αβγ 论文：阿尔弗和伽莫夫计算了大爆炸中轻元素的形成，贝特的名字被加进来凑成了“αβγ”。
出处：Alpher, Bethe & Gamow, Physical Review 1948, "The origin of chemical elements"
原子核：α 粒子偶尔会被金箔弹回，卢瑟福由此推断原子的质量集中在一个极小的核里。
出处：Rutherford, Philosophical Magazine 1911, "The scattering of α and β particles by matter and the structure of the atom"
B²FH：这篇百页长文系统解释了恒星如何一步步锻造出周期表上的元素。我们都是星尘，从这里开始。
出处：Burbidge, Burbidge, Fowler & Hoyle, Reviews of Modern Physics 1957, "Synthesis of the elements in stars"
霍伊尔的预言：为了让恒星能造出足够的碳，霍伊尔预言碳-12 必须有一个特殊能级，随后被实验证实。
出处：Hoyle, The Astrophysical Journal Supplement 1954, "On nuclear reactions occurring in very hot stars. I. The synthesis of elements from carbon to nickel"
黄金的来源：中子星并合喷出的物质里含有大量重元素，你戒指上的金子很可能来自这样的碰撞。
出处：Kasen et al., Nature 2017, "Origin of the heavy elements in binary neutron-star mergers from a gravitational-wave event"