第一章　生命的前期準備
第一節　宇宙誕生和化學元素形成
　　說到生命的歷史，好像只和地球有關，因為生命是在地球上產生的。但是組成生命的物質，卻不是地球能夠製造出來的，也不是我們的太陽系能夠製造出來的。要知道組成生命的物質的最初來源，就要追溯到太陽系出現之前遙遠的過去，那就是宇宙的起源。
　　在1920年代之前，人們認為宇宙是靜止的，就連科學巨匠愛因斯坦都這樣想。但是在1922年，美國天文學家愛德溫．哈伯（Edwin Hubble）卻發現，宇宙其實是在膨脹的，其他星系正在離我們而去，而且離我們越遠的星系，飛離我們的速度越快（圖1-1）。如果把這個過程反推回去，宇宙最初就應該是一個點。
　　在過去的幾十年中，科學家對物質在極高溫度和極大壓力下的狀態也已經有了很好的了解，因而能夠從理論上把宇宙膨脹的過程倒推回去，得出我們的宇宙來自137億年前的一場大爆炸的結論，並且能夠描述出大爆炸後千億分之一秒直到現在的100多億年中，宇宙發展演變的整個過程，包括組成生命的物質的形成。
　　宇宙大爆炸是從一個密度和溫度都極高的奇點開始的。爆炸瞬間產生多種基本粒子，如夸克。由這些粒子組成的高溫高壓的「粥」迅速擴張，溫度也開始降低。大約1微秒後，溫度降到約攝氏1,000億度，基本粒子結合，形成電子、質子和中子。質子帶一個單位的正電，電子帶一個單位的負電，中子不帶電。質子和中子的質量差不多，而電子的質量只有質子的1/1840。
　　電子、質子和中子的產生，意義極其重大。夸克那樣的基本粒子只能在極端條件下（如宇宙大爆炸的瞬間和實驗室的對撞實驗中）游離存在，而電子、質子和中子卻可以在從攝氏1,000億度的高溫到絕對零度（攝氏-273度）的溫度範圍內穩定存在，是組成現今世界上各種物質的粒子。它們的尺寸都很小，像質子和中子的直徑只有1.7飛米〔1飛米是1公分的1/（1×1013）〕，電子的尺寸可能還要小一些，但是總算是在可以想像的尺寸範圍內了。就是這三種微小的粒子，組成了現今多姿多采的世界，包括幾千億個星系，比地球上沙粒數量還多的恆星，我們的太陽系、地球以及地球上的幾百萬種生物。
　　這看上去好像有點不可思議：區區三種粒子怎麼能夠變出這麼多花樣來啊？在兩千多年前，老子在《道德經》中就說：「道生一， 一生二， 二生三，三生萬物」，道出了宇宙發展的總規律。現在我們就來看看這三種粒子是怎麼生出「萬物」的。