元素这样诞生

飞雪连天

众所周知，在我们所居住的地球上已经发现了大约110 种元素。而且,科学家们还在研制人造元素。正是这些各种各样的元素，才使得地球产生生命，并在数亿年的时光中，逐步进化开创文明。可是，地球上为什么有这么多的元素呢？这些元素到底是怎么产生的呢？

这个答案只能到宇宙中去寻找。散发着光和热的恒星不仅仅是一个个巨大的能源，还是真正的造物主。宇宙在创世的时候，并没有携带元素的万宝囊，正是这些恒星制造出了宇宙中各种各样的元素。

目前，人们还不清楚最早的宇宙究竟有多少元素。不过，科学家分析认为，最初的宇宙大概只有两种元素：氢元素和氦元素。我们从太阳的原子核碰撞原理中知道，高温能使原子核碰撞。而只有原子核碰撞，发生聚变才能释放能量，同时产生新的元素。最早的宇宙温度比现在高得多，在即便是很松散的结构中，温度也足以使原子核保持高速运动的状态。但是，随着宇宙的膨胀，宇宙温度逐渐冷却，很快就降低到1 000 万度以下。这个温度已经不可能再合成新的元素了。那么，当宇宙整体开始冷却，空间开始扩大时，在什么地方寻找高温呢？

宇宙抛出弥漫的物质之后，引力就开始发挥作用了。宇宙均匀弥漫的气体开始集团化。虽然在一个原子核里，引力完全可以被忽略，即使在像人体这么大的物体上，引力的作用也可以被忽略。但在地球这样的尺度上，引力却起着决定性作用。而到了太阳这样的尺度，引力变得更加巨大。它能让宇宙中最初级的元素——氢元素，聚变成氦元素；它还能把氦元素聚变成碳元素。

不过，在像太阳这样的聚变阶梯上，元素的合成只能到此为止。引力只能在碳元素前屈服，因为碳元素由 12个氢原子核组成，电磁力也要大得多。而太阳的核心温度只有1 500 万度，还不足以克服碳元素原子核的电磁力的阻挡，使碳原子碰撞聚变 生成新的元素。

这就是说，像太阳这样的恒星，只能制造包括碳在内的大约 10来种元素，因为当聚变到碳元素的时候，诸如锂、铍、硼等轻元素也捎带出来了。但比起宇宙间所有100 来种元素而言，显然是不够的。

那么，什么地方能制造更多的元素呢？

还是恒星，只不过是大恒星。宇宙中的很多事情，从操作上看思路似乎很简单，但是能够达到完全不同的效果。把恒星变大能发生什么情况呢？首先是恒星核心的温度更高，高得不可思议。有的会达到几十亿度，甚至更高。也就是说，在大恒星的高温中，没有哪种元素的核电磁力能够阻挡原子核之间的相互碰撞。于是，核聚变就不断地进行，致使较轻的元素不断地聚变成更重的元素。在一个恒星中，可以产生5～6 个聚变层。而每层都有若干种元素在聚变。在这种洋葱式的聚变中，恒星等于同时变成了五六个太阳，它们相互套在一起，产生极大的能量，同时也产生极大的体积。

恒星中的每一次聚变都释放出巨大的能量，这像给恒星充气一样。因此恒星就会变得非常巨大，这是储有巨大能量的气球。不过，大恒星的寿命要比小恒星短得多，而且是成平方级骤减。一个比太阳大 8倍的恒星，它的寿命只有几百万年。大恒星内部的核聚变开始时可能较慢，它的氢聚变可能会持续 100万年，而氦聚变就只有 10万年。到了硅、铝等金属元素核聚变时也许只有几天甚至几个小时的时间。这个时候恒星的寿命就开始倒计时了。因为，大恒星将会在铁元素聚变中坍塌，而所有的元素也将在铁元素的作用下最后形成。铁元素在聚变时，结构太稳定，它不仅不向外释放能量，而且还须从周围吸收能量。这意味着恒星将整体坍塌，整个恒星的物质在眨眼间全部塌方到核心，这个高度压缩的核心只有原来恒星体积的万亿分之一。在塌缩的同时，恒星发生大爆发，有人把它叫新星或超新星大爆发。超新星爆发释放出巨大的能量，使恒星爆发出耀眼的光芒，这比由核能点燃的恒星要明亮 1 000万倍。

虽然这个极高的能量在宇宙中只能持续极短时间，但就在这短短的瞬间，宇宙中的所有元素全部被制造了出来！100 余种元素的气体在宇宙中游荡 ，创造出宇宙中的一切奇迹，包括我们这种不可思议的智慧生命。迄今为止，科学人员还没有发现宇宙中制造元素的其他方式和能量。我们可以这样认为：宇宙中所有的元素都来自大恒星的死亡。宇宙中不管在哪儿发现了金或银，一定能够追溯到恒星爆炸的某一时刻。当我们披金戴银的时候，一定要记住，至少有颗比太阳大8 倍的恒星为了它而粉身碎骨。