追踪氢原子的演化与分布
人们常说 " 天上的星星数不清 "，但其实把天上的星星数清楚，对天文学家来说并不是什么难事，非但如此，天文学家甚至有可能把宇宙中的原子数量一一数清。
给宇宙中的原子计数，听起来是项不可能完成的繁琐工作，其实并非如此。组成原子核的粒子是在 137 亿年前的大爆炸之后诞生的，它们的数量首先可以通过大爆炸的理论模型推算出来。然后，我们可以通过观测来验证推算结果。
宇宙在大爆炸中诞生之后，首先出现的物质是大量的自由夸克和电子，随着宇宙膨胀，温度不断降低，夸克们结合在一起形成了质子和中子。然后，除少量中子和质子又结合在一起成为了氦原子核，剩下的大量质子与充斥宇宙的自由电子结合，形成氢原子。此时宇宙中的物质有 75% 是氢原子，剩下的 25% 则几乎全是氦，只有极少量其他原子。
在接下来的 100 多亿年中，宇宙不断膨胀和演化。氦的数量虽然也不算少，但氢才是宇宙演化的主角，因为只有氢原子才能点燃那些璀璨的恒星。古老的氢气体云在自身引力的作用下，逐渐坍缩，形成了恒星和星系。第一代恒星质量巨大，在其核心中进行的氢聚变反应异常剧烈，所以它们会迅速燃尽自己，把一些氢原子加工成较重的元素。最终这些恒星在超新星爆发中毁灭，并把重元素散播进了星际空间。在这之后，新形成的恒星继续着这样的聚变过程，把氢锻造成重元素。时至今日，宇宙中除了氢和氦之外，还有碳、氧、硅、铜、铀等上百种元素，这些元素形成了包括地球在内的行星，以及我们人类自己的身体。
虽然在地球上氧和硅等元素所占的比例更大，但氢依然是宇宙中物质的主宰，它至今仍然占有了宇宙全部可见物质的 74%，氦在宇宙中的比例大约是 24%，其他重元素合起来也只有 2%。现在大量的氢气体云还弥漫在星际空间中，而恒星中真正参与了核聚变反应的也不过是核心中的少数氢。
