☉〔英〕馬庫斯·喬恩 ◎孔令稚 譯

你血液中的鐵、骨骼中的鈣、肺中吸入的氧都是遠在地球誕生之前,在漫天繁星內部形成的。事實上,我們與星系之間的關系緊密到任何占星家都無法想象,而科學家發現這一驚人事實的道路漫長而曲折。
第一步是發現宇宙間萬物生靈都是由原子構成的。理查德·費曼曾提出一個問題:“如果有大災難發生,所有科技都即將毀于一旦,我們只能為后世留下一句話,那么怎樣才能用最少的話語傳遞最多的科學信息呢?”他斬釘截鐵地自問自答道:“萬物皆由原子構成。”
在漫長的幾個世紀里,人們曾經不斷嘗試將一種物質煉制成另一種物質,比如說把鉛變成金子。有趣的是,在經歷了幾百年的失敗嘗試之后,人們突然發現世界是由微小而不可分的粒子構成的,這些基本粒子并不能從一種變成另一種。原子不僅是基本元素,還是譜寫萬物的字母表。將原子按不同方式、不同類別組合在一起,能構成一個星系、一棵樹或者一只在山間嬉戲的猿猴。世間繁復多變的事物多是虛幻,萬物的本質都十分簡單,只是自然基礎元素的排列組合而已。
自然界一共有90 多種自然存在的原子或者說元素,從質量最輕的氫元素到現今找到的最重的鈾元素,其中一些元素在宇宙中很常見,另一些則不然。到了20 世紀,我們又發現另一個古怪的事實,一個元素在宇宙中含量多少與其原子核構造有關。比如說,原子核最輕的元素最為常見。
那么,為什么元素在宇宙中的含量會和元素原子核結構相關呢?唯一說得通的解釋是,核反應過程也參與到原子形成的歷程中了。換句話說,造物主并不是一次性創造出這90多種元素的。真實情況是,當宇宙還處于幼年階段時,它只擁有最簡單的原子——氫原子。而其他更重的元素都是由氫元素組合形成的。
原子核內的質子之間排斥力異常強,要想靠核力將它們像《星際迷航》中的“牽引光束”那樣,束縛住并且黏合在一起,就必須把質子放置到足夠近的地方。這就意味著,質子必須以極高的速度“砰”的一下撞擊在一起。溫度是微觀運動的量尺,也就是說,這種核反應需要極高的溫度。
20 世紀的物理學家面臨的問題是:宇宙中什么地方的溫度可以讓原子核融合,從而形成新原子的高溫熔爐呢?最初,科學家認為是各大恒星的表面,但即便是那里的溫度,似乎也不夠高。他們發現找錯了地方,于是把目光轉移到宇宙誕生之初的那一瞬間:宇宙大爆炸的火球就是最初的熔爐。
但是,大自然做事才不會如此簡單,煉造出90 多種元素的宇宙熔爐并不止這一處。質量極輕的一些元素,比如說氦,的確是在宇宙誕生的最初幾分鐘里煉化而成的。而所有重一些的元素則是由各恒星內核自大爆炸起就苦心經營、費力煉化而來的。
太陽這般的恒星不夠熱、密度也不夠大,煉化不出任何比氦元素更重的元素。但大質量恒星內部能煉制出重至鐵元素的原子。到最后,這類恒星的內部結構就如洋蔥一般,每一層的構成元素都比它外面一層的構成元素更重。
如果這些恒星始終保持穩定,沒有演化到超新星爆炸階段,那么,這些新的更重的元素便一直被封鎖在恒星內部。這樣一來,我們也就不會存在了。
幸好,這些恒星不僅會借助自身爆炸將核熔爐中融合的新元素分享給全宇宙,而且在爆炸過程中會產生更重的元素。
這些元素與星際云的氣體和塵埃混合在一起,豐富了星際云中的重質量元素,它們與星際云一起孕育新恒星和行星。正因如此,重元素才會在地球上出現。正如美國天文學家艾倫·桑德奇所言:“我們都是兄弟姐妹,我們都來自同一次超新星爆炸。”
如果從恒星上挖一小塊物質會是什么樣的呢?如果好奇的話,那你不如舉起自己的手看一看,畢竟你就是星塵所化。