《一路走來的宇宙 10》

三四千年前，古埃及人曾經試著將鉛和銅等金屬轉化為貴重的金。這種點石成金的想法在人類各個文明裏都有過。但是在人類文明曆史的絕大多時間裏，人類獲得和掌控的能量隻是在化學反應的層次，不足以高到導致化學元素的產生和轉化。在中世紀時期的阿拉伯帝國，煉金術集於大成。阿拉伯人將已知的金屬元素與明亮的行星和星相對應起來。殊不知，恒星才是生產化學元素的煉爐。

氫原子核就是質子。它在宇宙誕生之後的一秒鍾時就形成了。氦元素形成於宇宙誕生後的二十分鍾內。大爆炸核合成反應同時產生少量的鋰和氫氦同位素。作為生命基石的碳元素形成很晚，也像一個巧合。在恒星內部的三氦聚變過程中，兩個氦核碰撞合成一個鈹-8原子核。在它衰變之前，第三個氦核快速撞擊鈹-8原子核。兩者的總能量正好等同於碳原子核的激發態。合成的碳原子核在調整核內部質子和中子結構後，回歸到穩定態。多餘的能量由光子帶走。如果我們所知的物理作用的自然常數有一些許變化，這個碳合成就不會發生。也就不存在生命和人類。有了碳元素，其它的重元素可以通過氦核階梯核合成而產生。

大質量恒星內部的恒星核合成的聚變反應可以產生到鐵元素的一係列元素。更重元素的形成主要依靠中子捕獲反應。其中一種慢反應過程是，在恒星的氫燃燒層和氫燃燒層之間有一相對穩定的夾層。氦核被其它原子核吸收後產生中子。這個中子被氫燃燒層外對流層的物質核捕獲之後，形成該物質的同位素。不穩定的同位素會通過貝塔衰變，將一個中子轉變成質子，從而產生原子序數高一位的元素。這個過程可以如此反複。大量的重元素的形成發生在超新星爆發。恒星內核坍縮時會產生超高通量的中子流。一個原子核可以在短時間內捕獲一個或者多個中子。新的原子核再由貝塔衰變變成新的元素。也有可能裂變，變成比鐵更輕的元素。這種快中子捕獲反應最大的來源肯定是中子星合並而發生的爆炸，結果能產生更重的元素，包括人類尊貴和財富象征的金銀和鉑。

2017年八月，引力波探測器正在第二輪的觀測期，接受到引力波信號，長達一百秒。這一次不同於以前觀測到的雙黑洞合並，而是中子星雙星合並。伴隨著引力波，還有強烈的伽馬射線電磁暴，同一時間被費米空間望遠鏡觀測到。雙星合並產生物質噴流。光譜分析顯示其中有眾多的重元素。金和鉑的總重量估計就有十個地球之多。

薩根曾經說過，我們都是星塵。我們身體裏的氫大概和宇宙同齡。身體裏的碳氮氧應該比太陽更古老。它們和太陽，行星，以與目光可及的一些恒星裏的物質一樣，來自同一片星雲。在我們之前一定有一顆恒星經曆了一場誕生，成長，榮耀，和老去的過程。而我們的生命又何嚐不是它的生命的延續？

--寫於2022年8月26日（圖片來自網絡）