140億年前，我們的宇宙從一個(gè)極熱和致密的點(diǎn)開(kāi)始迅速膨脹。所有的物質(zhì)和反物質(zhì)都應(yīng)該在那個(gè)時(shí)候相互湮滅，只留下能量。但是！有一部分物質(zhì)存留了下來(lái)。（為什么物質(zhì)會(huì)在那場(chǎng)“戰(zhàn)役”中獲勝，科學(xué)家還不知道。

這些“活”下來(lái)的粒子構(gòu)建了我們現(xiàn)在可見(jiàn)的宇宙，包括恒星、星系和氣體等等。經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的演化，恒星不斷的死亡和誕生，產(chǎn)生了許多構(gòu)成生命必須的元素?？梢哉f(shuō)我們都是恒星的產(chǎn)物，天文學(xué)家近期通過(guò)繪制銀河系生命元素的分布證明了這一點(diǎn)

為了更清楚的了解我們與這些基本粒子之間的緊密聯(lián)系，我們來(lái)看下面的一些事實(shí)。

【構(gòu)成我們的粒子】

△ 圖中顯示了構(gòu)成人體的四種常見(jiàn)元素：氫（Hydrogen）、碳（Carbon）、氮（Nitrogen）和氧（Oxygen）。這四種原子，各自帶有不同的中子、質(zhì)子和電子的數(shù)量。右下的兩個(gè)三角狀是質(zhì)子（proton）和中子（neutron），它們都是由上夸克（u）和下夸克（d）組成，夸克間的力由膠子（g）傳遞著。

人體的質(zhì)量有>97%都是由碳、氫、氮、氧、磷和硫組成的。當(dāng)然，剩下的包含了很多其它生命體所必須的元素。

人體內(nèi)的大部分細(xì)胞大約每7到15年都會(huì)更新一次，而組成這些細(xì)胞的粒子其實(shí)已經(jīng)在宇宙間存在了數(shù)十億年。我們身體的氫原子是在宇宙大爆炸時(shí)產(chǎn)生的；碳、氮和氧則是在燃燒的恒星中產(chǎn)生的；而體內(nèi)最重的元素則是在恒星大爆炸中制造出來(lái)的。

一個(gè)原子的大小取決于原子內(nèi)電子的平均位置。原子核比它的“宿主”小10萬(wàn)倍。打個(gè)比方，如果原子核有花生的大小，那么原子就有一個(gè)棒球場(chǎng)那么大。原子間存在著很多空隙，如果把原子的空隙都抽取掉，那么我們整個(gè)人類都可以被裝進(jìn)一顆方糖內(nèi)！

從上述事實(shí)中你或許可以猜到，這些粒子的質(zhì)量只占據(jù)了我們身體的一小部分。在原子核內(nèi)的質(zhì)子和中子各自都是由三個(gè)夸克組成的，而夸克的質(zhì)量是由它和希格斯場(chǎng)的相互作用決定的，但也只占了中子和質(zhì)子百分之幾的質(zhì)量。膠子把夸克束縛在一起并傳遞著強(qiáng)核力，但它是完全沒(méi)有質(zhì)量的。

這就奇怪了，如果我們身體的大部分質(zhì)量不是來(lái)自這些粒子的，那是從哪里來(lái)的？答案是能量！科學(xué)家相信我們身體的大部分質(zhì)量都是來(lái)自這些夸克的動(dòng)能和膠子的結(jié)合能。

【我們制造的粒子】

△ 人體之所以會(huì)產(chǎn)生輻射是因?yàn)閿z入了大量的食物和酒水，吸入空氣中的鉀-40和碳-14會(huì)在身體內(nèi)衰變并產(chǎn)生正電子，正電子會(huì)和電子湮滅往外輻射光子。

說(shuō)完了構(gòu)成我們的粒子，那么人體會(huì)不會(huì)制造粒子呢？事實(shí)上，每個(gè)人都是一個(gè)小型的放射性粒子的礦廠。人體每年會(huì)制造40毫雷姆劑量的天然放射性物質(zhì)。這個(gè)劑量大概是你做了四次的胸部X光的檢查。如果你每天和自己的愛(ài)人都睡在一起8個(gè)小時(shí)，那么你接收到的放射性劑量會(huì)增加1到2毫雷姆。

注：雷姆是用來(lái)描述輻射強(qiáng)度的物理學(xué)單位，是一種劑量當(dāng)量的單位。

我們之所以會(huì)輻射是因?yàn)槲覀償z入了大量的食物和酒水，甚至是從空氣中吸入了鉀-40和碳-14。它們會(huì)和身體內(nèi)的分子結(jié)合，并最終衰變，在你體內(nèi)產(chǎn)生輻射。

當(dāng)鉀-40衰變的時(shí)候，它會(huì)釋放出正電子——也就是電子的反物質(zhì)，所以身體內(nèi)也會(huì)包含微量的反物質(zhì)。人類每天平均能產(chǎn)生超過(guò)4000個(gè)正電子，大概每小時(shí)180個(gè)。這些正電子并不會(huì)呆太久，因?yàn)樗芸炀蜁?huì)和身體內(nèi)的電子發(fā)生湮滅而往身體外輻射伽瑪射線。

在身體里產(chǎn)生的放射性物質(zhì)只是非常小的劑量，并且是無(wú)害的，所以不用擔(dān)心。一個(gè)人平均每年會(huì)接收到620毫雷姆劑量的輻射，這包括了攝入的食物，居住的房子，每天走過(guò)的巖石和土壤等，在很多環(huán)境下我們都會(huì)被暴露在輕微的輻射之下。如果你多吃一點(diǎn)巴西堅(jiān)果和頻繁去看牙醫(yī)也會(huì)增加幾毫雷姆。抽煙最糟糕，一下子可以增加一萬(wàn)六千毫雷姆，戒煙??！

【轟炸我們的粒子】

△ 來(lái)自太空的宇宙射線，中微子和暗物質(zhì)無(wú)時(shí)不刻的都在穿過(guò)我們的身體。

轟炸！轟炸！轟炸！人類的身體每天都被不計(jì)其數(shù)的粒子轟炸，而毫無(wú)察覺(jué)！這都是哪些粒子干的好事呢？

首先要說(shuō)的是宇宙射線，它們是來(lái)自外太空的高能粒子流，以接近光的速度進(jìn)入地球的大氣層。宇宙射線會(huì)與大氣層里的其他原子核碰撞而并產(chǎn)生介子，這些介子也會(huì)衰變成μ介子和中微子。緊接著，這些粒子就會(huì)穿透大氣層到達(dá)地球表面，并不斷地穿透我們的身體。這些粒子每年會(huì)在我們的體內(nèi)增加大約27毫雷姆的輻射劑量。有時(shí)候，這些宇宙粒子可能會(huì)破壞我們的基因組織，導(dǎo)致微妙的基因突變，這或許是也是人類進(jìn)化的一個(gè)重要因素。

每天我們都沐浴在陽(yáng)光之中，但除了光子，太陽(yáng)也同時(shí)釋放大量的中微子。中微子是我們身體的常客，每秒鐘大約有數(shù)萬(wàn)億來(lái)自太陽(yáng)的中微子穿過(guò)我們的身體。除了來(lái)自太陽(yáng)，中微子也有其它的來(lái)源，包括其它的恒星和地球。

有許多中微子在宇宙誕生的幾秒后就已經(jīng)存在了，比我們身體的原子還老。但是中微子幾乎不與其它的物質(zhì)作用，所以即使它們穿過(guò)我們的身體也不會(huì)留下任何痕跡。這也使科學(xué)家極難捕捉到它們。

除了中微子，我們或許也經(jīng)常要面對(duì)暗物質(zhì)（如果存在的話）的轟炸。暗物質(zhì)不輻射，反射和吸收光線，使它變得難以探測(cè)，但是科學(xué)家通過(guò)計(jì)算認(rèn)為暗物質(zhì)構(gòu)成了宇宙中80%的物質(zhì)。

通過(guò)計(jì)算暗物質(zhì)在宇宙中的密度，科學(xué)家認(rèn)為每秒鐘都有成千上萬(wàn)的暗物質(zhì)穿過(guò)我們的身體，暗物質(zhì)大約每分鐘會(huì)有一次與身體內(nèi)的原子發(fā)生碰撞。但是暗物質(zhì)跟構(gòu)成我們身體的物質(zhì)只發(fā)生輕微的作用，所以它們幾乎不會(huì)對(duì)我們的身體造成任何顯著的影響。

通過(guò)這些，相信讀者都已經(jīng)能夠體會(huì)到基本粒子其實(shí)跟我們之間的聯(lián)系是如此緊密，因此不要再生出“粒子物理學(xué)對(duì)生活并沒(méi)有什么卵用，為什么要耗費(fèi)大量資金去研究它？”這樣的疑問(wèn)。

撰文：Ali Sundermier

編譯：Feynman

圖片來(lái)源：Artwork by Sandbox Studio, Chicago with Ana Kova