宇宙的元素从何而来,宇宙中的元素

话说，从拉瓦锡开始，元素就成了化学家们的猎物，他们拼了老命去找各种元素，因为抢得越多，成就就越高。英国化学家戴维一个人就抢到7种；紧随其后的是德国化学家拉姆塞，他抢到5种；瑞典化学家席勒、伯齐利乌斯抢到4种元素，并列第三。

戴维爵士

这场“寻找化学元素”大赛几乎是贯穿了整个化学的兴衰史，19世纪末达到了高潮，先是门捷列夫直接整出了一张化学元素周期表，像是给全体化学家开了黑。

接着，以居里夫人为代表的一票实验物理学家和化学家抢注了剩下的空缺，似乎每抢到一个都能拿个诺奖一样。不过好景不长，后来大家都开始关注原子内部的事情，即使发现了新元素，也顶多上个报纸，杂志，拿奖是不可能了。

别看化学界这么轰轰烈烈，其实物理学界也没闲着，他们当时正在探讨一个更加终极的问题：元素到底是咋来的？

这还要从哈勃这位老朋友说起，他在观测宇宙的时候，发现离我们很远的星系正在越来越远，意思就是，宇宙不是静止不动的，而是正在膨胀。

于是，老爷子二话不说就发表了论文，引发了整个科学界的震惊。据说，爱因斯坦看到论文的时候都要哭了，毕竟他自己手贱给广义相对论的动力学方程加了个常数，导致在他自己的理论体系里，宇宙是静止不动的。

科学家们纷纷开启了脑洞，他们是这么想的：宇宙应该是一直在膨胀，现在的样子也应该是以前膨胀来的，那如果把时间轴一直倒推到原点，那最初不就是一个点了么？

于是，一套全新的理论被提出，也就是后来的宇宙大爆炸。

在这套理论里，宇宙是从一个奇点大爆炸而来，

其实，这个理论还解释了元素的产生，那就是宇宙中所有的元素都诞生于宇宙大爆炸，大爆炸之后宇宙中的元素含量（丰度）趋近于一个固定值，不再发生变化。

主张这个观点的人就是大名鼎鼎的乔治·伽莫夫。就是写《从一到正无穷》的那位，除了是一位杰出的科学家，还是一位了不起的科普作家。

不过这并不代表他主张的都是对的，他的理论在1938年之前，被科学界广泛地接受，直到出现了恒星物理学的F4组合横空出世，乔治·伽莫夫就被啪啪啪打脸。那究竟是咋回事呢？

话说当时有一些科学家一直在研究"太阳的燃烧咋这么持久？“，最早有人认为太阳是烧煤的，结果有科学家好事算了算发现，如果太阳是个大煤球，也只够烧3000多年的，要知道，人类自己的历史都不止这个数，这不是在逗么？

所以，科学家们开始找新的出路。

当时有个叫汉斯·贝特以及其他两位科学家陆续发现，恒星内部不仅有存在氢和氦，还可以形成其他元素。

汉斯·贝特

比如：碳、氮，而形成的方式就是核聚变，并且还得到了证实。这一下子就推翻了元素含量（丰度）不变的主张。

在科学史上，这个汉斯·贝特号称是第一个知道太阳为啥会燃烧的人，据大物理学家费曼说，这位钢铁直男在泡妞的时候，跟自己的女朋友说：我是第一个知道太阳咋燃烧的人。结果...他女朋友对成为第二个知道太阳是咋燃烧的人毫无兴趣，直接终极了话题。

接着，1957年，有四位科学家一起在《现代物理评论》上提出了一篇关于恒星核合成的论文，这篇论文指出，所有比锂元素重的元素都是在恒星的内部产生的。这理论被称为B²FH理论，之所以用这么奇怪的名字，是因为他们是用自己名字的首字母来命名这个理论的，而其中有两个人的首字母都是B，所以就叫做B²FH理论。

B²FH

那这个理论是如何解释重元素是咋来的呢？

他们是这么说的，大爆炸理论指出，宇宙大爆炸之后，提供了足够多的氢和氘，恒星是在引力作用下形成的，实际上引力对恒星中心的作用可以理解成是一种压力。所以引力越大，恒星内部温度就会越高，直到点着恒心中心的元素，产生核聚变。

这个时候就会开始烧氢，氢烧完就会生成氦。如果温度够，氦也会被点燃，发生核聚变，进一步生成碳和氧。然后就这样一步步，一直到铁元素。为啥是到铁呢？

我们可以粗暴地理解成，铁核聚变反应所需要的能量比产生的能量还要大，都入不敷出了，反应当然很难继续下去。

我们的太阳一般来说是停在小黑炭球上，有一部分恒星最终都会成为一个实实在在的铁球。再往上就比较难了。

可是宇宙中还存在有一些恒星，要么质量超级大（这里情况很复杂，就不细说了），变成了一颗白矮星，这颗白矮星只要超过一个极限就会有惊喜，这个极限叫做：钱德拉塞卡极限，也就是1.44倍的太阳质量。

钱德拉塞卡极限

超过了会咋样呢？

因为自身引力实在太大，合成铁元素之后，还会继续往中心压缩，压到极致的时候，就会发生超新星爆炸，这个爆炸就可以提供给铁元素发生核聚变所需要的能量，这样就会产生比铁更重的元素。

超新星爆炸

这就是元素周期表中，那些重元素的由来。

有一种说法就认为，地球所在的位置正好是上一代恒星发生超新星爆炸的地方，而我们地球上大量的碳元素也得益于此。

当然，在元素世界中，还有一个物理学中最大的谜之一，那就是最大序号的元素是什么？

关于这方面的内容，我们下期再详细说。