太陽(yáng)系誕生至今已有46億年的歷史，地球的年齡也大約有46億年。人類(lèi)是由原子構(gòu)成的，那么是否也意味著人類(lèi)身體內(nèi)的原子的壽命也有46億年？

這是一個(gè)很有趣的問(wèn)題，深挖一下，構(gòu)成該宏觀物體的粒子的壽命與宏觀物體的壽命一樣嗎？原子有壽命嗎？它的壽命是多少？

為了解釋清楚這個(gè)問(wèn)題，我們先從別的方面切入。

人體主要由哪幾種原子構(gòu)成？

無(wú)論是天上飄的白云，還是地下跑的馬兒，都是由原子構(gòu)成的，整個(gè)太陽(yáng)系也是由原子構(gòu)建而成的。

包括人造和天然存在的，目前人類(lèi)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)118種元素，而地球上總共存在90多種天然元素，地球上的碳基生命主要由28種元素構(gòu)成。人體主要由氧、碳、氫、氮、磷、硫、氯、鉀、鈉、鈣和鎂這11種元素構(gòu)成，它們占據(jù)人體總質(zhì)量的99.9%，此外人體中還含有十幾種必要的微量元素。

這里需要說(shuō)明一下，同一種元素可能存在好幾種同位素（質(zhì)子數(shù)相同，中子數(shù)不同），其中的一種我們稱(chēng)之為核素，一種核素便對(duì)應(yīng)著一種原子。

比如氫元素，它是宇宙中最簡(jiǎn)單的元素，它就擁有三種同位素。在宇宙中氫以氕H、氘D和氚T三種同位素的形式存在，其中氕作為氫元素的一種核素，其在自然界中的相對(duì)豐度大約為99.985%，我們通常所說(shuō)的氫原子就是指的氕，它由一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子構(gòu)成，質(zhì)量數(shù)為1，它是宇宙中最簡(jiǎn)單的原子。而氘則由一個(gè)質(zhì)子、一個(gè)中子及一個(gè)電子構(gòu)成，質(zhì)量數(shù)為2，相對(duì)豐度約為0.015%；至于氚的相對(duì)豐度則低于0.001%，質(zhì)量數(shù)為3，原子核中含有一個(gè)質(zhì)子、兩個(gè)中子。

上圖為氕和氘的原子結(jié)構(gòu)示意圖

原子的壽命有長(zhǎng)有短

原子的壽命并不是無(wú)限的，不同種類(lèi)的原子的壽命是不同的。穩(wěn)定原子的壽命，理論上與宇宙的壽命相當(dāng)。不穩(wěn)定的原子的壽命是不同的，長(zhǎng)的可達(dá)幾十億年，短的不過(guò)數(shù)秒。

原子由質(zhì)子、中子和電子構(gòu)成，穩(wěn)定元素的原子的壽命，可以用這些粒子的平均壽命來(lái)估計(jì)。其中，電子的平均壽命無(wú)限，自由質(zhì)子的平均壽命至少為10^35年，自由中子的平均壽命約15分鐘。不過(guò)中子在原子核的束縛下，壽命會(huì)變得非常長(zhǎng)，中子同樣能夠穩(wěn)定原子核。通常認(rèn)為質(zhì)子非常穩(wěn)定，不易發(fā)生衰變，壽命比宇宙的壽命還長(zhǎng)。由此可見(jiàn)，由這些粒子構(gòu)成的穩(wěn)定元素的的原子的壽命也是非常長(zhǎng)的，如果不發(fā)生意外，幾乎與宇宙的壽命一樣長(zhǎng)。

而不穩(wěn)定的原子，其壽命千差萬(wàn)別。所有的放射性核素都是不穩(wěn)定的，它們會(huì)自發(fā)的以向外界發(fā)射出粒子或者射線的形式，衰變成穩(wěn)定的原子。元素周期表中原子序數(shù)（或質(zhì)子數(shù)）84及以后的元素都是放射性元素，許多穩(wěn)定元素也都擁有放射性同位素，它們會(huì)通過(guò)衰變轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的元素。

對(duì)于放射性元素的壽命，即不穩(wěn)定原子的壽命，我們可以用半衰期來(lái)描述。

上圖為部分核素的半衰期

那什么是半衰期呢？

半衰期是針對(duì)放射性元素（更準(zhǔn)確一點(diǎn)，應(yīng)該稱(chēng)之為放射性核數(shù)）而言的，只有放射性元素才具有半衰期。比如碳元素的同位素碳14，它的放射性半衰期大約為5730年，這意味著，1千克的碳14原子經(jīng)過(guò)5700年之后，就只剩下0.5千克的碳14原子了，另外0.5千克會(huì)衰變成穩(wěn)定的氮14原子。

同種元素的不同核素的壽命也是天差地別，比如釙元素的同位素釙210和釙215，一個(gè)半衰期長(zhǎng)達(dá)三個(gè)月，另一個(gè)僅為0.00018秒。在氫的三種同位素中，氚就具有放射性，它的半衰期為12.33年。

原子的創(chuàng)生與毀滅

一種原子可以通過(guò)核反應(yīng)變成另一種原子，核反應(yīng)的方式包括核聚變、核裂變、原子核的衰變、粒子轟擊。

宇宙中最早的一批原子源于宇宙大爆炸，那時(shí)的宇宙中的主要元素是氫，氫在萬(wàn)有引力的作用下會(huì)形成恒星。宇宙中的第一批恒星在衰老死亡之后，會(huì)將大量新元素（比如碳、氧等元素）拋出。

宇宙中的星系主要由恒星構(gòu)成，每一顆恒星就是一個(gè)核聚變反應(yīng)堆，無(wú)時(shí)無(wú)刻不在制造著新原子，除了氫元素以外，包括鐵等輕元素幾乎都是在恒星的大熔爐中產(chǎn)生的。當(dāng)一顆恒星走到了生命的盡頭，就有可能會(huì)在引力的作用下發(fā)生超新星爆發(fā)，鐵之后的重元素就是在這短短的幾秒鐘時(shí)間內(nèi)形成的。

如果沒(méi)有恒星，也就沒(méi)有足夠的原材料形成地球，更不會(huì)誕生生命。宇宙中最早的一批原子便是氫原子，其它的原子都是在此基礎(chǔ)上由氫原子聚變而成的。

宇宙射線中89%都是自由質(zhì)子，10%是阿爾法粒子（即氦4原子核），質(zhì)子和電子會(huì)自發(fā)地結(jié)合成氫原子，此外宇宙射線還有可能會(huì)和其它原子發(fā)生核反應(yīng)。

對(duì)于穩(wěn)定的原子，我們無(wú)法測(cè)定它的年齡；只有放射性核素的原子才能測(cè)定年齡

世界上沒(méi)有兩片完全相同的葉子，可從微觀世界看來(lái)卻不是這樣子的。

決定原子種類(lèi)的是核子數(shù)，不同的質(zhì)子數(shù)對(duì)應(yīng)著不同的元素，不同的中子數(shù)對(duì)應(yīng)著不同的核素。對(duì)于同一種穩(wěn)定的原子，我們無(wú)法對(duì)它們進(jìn)行標(biāo)記，也就是說(shuō)它們具有全同性。

比如兩個(gè)氫原子，我們無(wú)法判斷，究竟哪一個(gè)是新產(chǎn)生的，哪一個(gè)是后產(chǎn)生的，它們究竟經(jīng)歷了多少年。

對(duì)于放射性核素，我們可以通過(guò)測(cè)量它的衰變情況，來(lái)判斷它的大致年齡。正是基于這個(gè)原理，科學(xué)家們可以利用放射性同位素對(duì)遠(yuǎn)古生物進(jìn)行年代測(cè)定，還可以用來(lái)鑒定古董。

如圖所示，不同放射性元素的測(cè)年范圍

結(jié)語(yǔ)

人體60%都是水，水是由氫原子和氧原子構(gòu)成的，而水中的氫原子很有可能就是最近幾百萬(wàn)年內(nèi)剛剛誕生的。還有一些其它元素，很有可能也是最近剛剛誕生的。此外，人體中還含有微量的放射性同位素，其實(shí)不僅人體內(nèi)有，自然界中到處都分布著放射性同位素，只不過(guò)輻射劑量非常小，根本察覺(jué)不到，對(duì)人體本身也沒(méi)有危害。這些人體內(nèi)的放射性元素也會(huì)發(fā)生衰變，壽命肯定沒(méi)有幾十億年。

由此可見(jiàn)，不是所有原子都和地球一樣擁有幾十億年的歷史，原子同樣存在創(chuàng)生與消滅，原子也有壽命，片面的認(rèn)為我們身體中的原子都有幾十億年的歷史是不正確的。

來(lái)自頭條科學(xué)探索菌