《一路走来的宇宙 10》

三四千年前，古埃及人曾经试着将铅和铜等金属转化为贵重的金。这种点石成金的想法在人类各个文明里都有过。但是在人类文明历史的绝大多时间里，人类获得和掌控的能量只是在化学反应的层次，不足以高到导致化学元素的产生和转化。在中世纪时期的阿拉伯帝国，炼金术集于大成。阿拉伯人将已知的金属元素与明亮的行星和星相对应起来。殊不知，恒星才是生产化学元素的炼炉。

氢原子核就是质子。它在宇宙诞生之后的一秒钟时就形成了。氦元素形成于宇宙诞生后的二十分钟内。大爆炸核合成反应同时产生少量的锂和氢氦同位素。作为生命基石的碳元素形成很晚，也像一个巧合。在恒星内部的三氦聚变过程中，两个氦核碰撞合成一个铍-8原子核。在它衰变之前，第三个氦核快速撞击铍-8原子核。两者的总能量正好等同于碳原子核的激发态。合成的碳原子核在调整核内部质子和中子结构后，回归到稳定态。多余的能量由光子带走。如果我们所知的物理作用的自然常数有一些许变化，这个碳合成就不会发生。也就不存在生命和人类。有了碳元素，其它的重元素可以通过氦核阶梯核合成而产生。

大质量恒星内部的恒星核合成的聚变反应可以产生到铁元素的一系列元素。更重元素的形成主要依靠中子捕获反应。其中一种慢反应过程是，在恒星的氢燃烧层和氢燃烧层之间有一相对稳定的夹层。氦核被其它原子核吸收后产生中子。这个中子被氢燃烧层外对流层的物质核捕获之后，形成该物质的同位素。不稳定的同位素会通过贝塔衰变，将一个中子转变成质子，从而产生原子序数高一位的元素。这个过程可以如此反复。大量的重元素的形成发生在超新星爆发。恒星内核坍缩时会产生超高通量的中子流。一个原子核可以在短时间内捕获一个或者多个中子。新的原子核再由贝塔衰变变成新的元素。也有可能裂变，变成比铁更轻的元素。这种快中子捕获反应最大的来源肯定是中子星合并而发生的爆炸，结果能产生更重的元素，包括人类尊贵和财富象征的金银和铂。

2017年八月，引力波探测器正在第二轮的观测期，接受到引力波信号，长达一百秒。这一次不同于以前观测到的双黑洞合并，而是中子星双星合并。伴随着引力波，还有强烈的伽马射线电磁暴，同一时间被费米空间望远镜观测到。双星合并产生物质喷流。光谱分析显示其中有众多的重元素。金和铂的总重量估计就有十个地球之多。

萨根曾经说过，我们都是星尘。我们身体里的氢大概和宇宙同龄。身体里的碳氮氧应该比太阳更古老。它们和太阳，行星，以与目光可及的一些恒星里的物质一样，来自同一片星云。在我们之前一定有一颗恒星经历了一场诞生，成长，荣耀，和老去的过程。而我们的生命又何尝不是它的生命的延续？

--写于2022年8月26日（图片来自网络）