宇宙是什么

11. 我们生于超新星

  实验技术的进步，也让我们发现了越来越多的原子（元素）种类。说到元素，不少人可能会想起上学时背诵元素周期表的经历。随着新的元素不断被发现，现在的元素周期表也已经更新。在前些年，俄罗斯的研究者已经发现了118号元素。

  不过，自然界中存在的最重元素是原子序数为92的铀。比铀重的那些新元素，都是人类在加速器或核反应堆中强行合成出的，因此这些新元素会在诞生后马上衰变。

  但是，原子序数1到92的元素，也并非从一开始就存在于自然界（宇宙）中。在大爆炸后宇宙诞生的瞬间，原子是不存在的。在当时炽热的宇宙中，存在极高的运动能量，因此所有粒子都是各自自由运动的。

  原子的形成（质子与中子组成原子核，电子围绕原子核运动）是宇宙空间的温度随着宇宙膨胀而不断降低之后的事。不过，宇宙中最初形成的元素仅是一些轻元素。根据加速器实验的结果，宇宙诞生1分钟后形成的元素是原子序数为1到3的元素（氢、氦、锂）。

  那么，对我们生存而言不可或缺的氧和碳是什么时候形成的呢？

  在宇宙出现恒星后，恒星的核聚变反应开始产生了氧和碳。大家可能知道太阳内部发生的核聚变。当然，其他恒星的内部也存在相同的情况。在此，我以太阳为例来说明。

  在太阳的内部，氢在核聚变反应下会变成氦，同时释放出巨大的能量。不过，太阳的氢并非无穷无尽。根据预测，太阳的氢将在约45亿年后耗尽，届时太阳会开始燃烧氦。

  顺便一提，那时的太阳应该会膨胀到非常巨大，地球也会被它吞噬。不过在那之前，银河系可能已经与仙女座大星系相撞了。

  总之，恒星内部发生氦的核聚变反应时，便产生了碳和氧等元素。元素周期表中一直到铁（原子序数为26）的元素，都是这样产生的。

  不过，这些元素都在恒星内部产生，这样无法解释为何地球等行星会存在碳和氧等元素。这似乎需要有人把恒星内部的元素播撒到宇宙空间才可以。

  当然，恒星中并没有“开花爷爷”那样的人物，因此恒星将内部的元素播撒出去的途径只能是恒星自身的爆炸，即“超新星爆炸”。寿终正寝的恒星会发生爆炸，爆炸播撒出的物质会成为下一个新生星体的材料。宇宙中不断重复着这样的轮回。结果，地球等行星上便出现了各种各样的元素。如果没有超新星爆炸，那么地球上可能就不存在构成我们身体的碳了。也就是说，我们的身体是由恒星的“星尘”构成的。

  至于比铁元素更重的铜、银、金和铅等元素是在什么地方形成的，目前仍是未解之谜。我们唯一知道的是，它们不是通过恒星的内部反应产生的。研究领域一般认为，它们可能是超新星爆炸产生的气体大量吸收附近的中子等粒子后，原子不断变大的结果。不过，真相究竟如何，我们只能等待今后的研究了。