愤怒的肝门

恒星是宇宙中的元素制造者，可以制造元素周期表上氢元素以外的绝大多数元素，但是恒星都害怕制造铁元素，因为一旦开始制造铁元素，就意味着这颗恒星将立即走向死亡。

恒星内部的核聚变基本都是从氢元素开始的，一般氢元素聚变到氦元素经历的时间最长，比如我们的太阳，在100亿年左右的时间中，进行的都只是氢元素到氦元素的聚变，当氦元素开始聚变的时候会发生氦闪，并在一瞬间释放巨大的能量，之后太阳将进入红巨星阶段，其寿命将剩下不到一亿年，在这一亿年中，太阳内部的元素将聚变到碳、氮、氧等的阶段，并不会聚变到铁元素的级别上，因为太阳的质量还太小，内部的高温高压无法达到聚变成铁元素的条件。

一般认为原始质量在太阳的8倍左右的恒星，进入到红巨星阶段的时候，内部的高温高压条件才可以聚变成铁元素，然而到了聚变成铁元素这个层次上的时候，聚变的过程已经不再释放能量，而是开始吸收能量，也就是说铁元素的聚变合成是吸收能量的，那么当铁元素在恒星内部形成的时候，内部向外的辐射扩张压将消失，整个星体在引力作用下迅速向中心集中，将恒星的内核挤压成中子星，接着巨量的物质再反弹出去，体现为整个星体的超新星爆发，这也意味着恒星的主序星阶段结束了，所以超新星爆发又被叫做恒星的死亡，而铁元素的创造又被称之为恒星杀手。

在超新星爆发这一过程中，整个恒星将发出超过其一生核聚变释放能量上百倍的能量，这种能量远比恒星平时的核聚变能量高得多，所以在这一过程中，不但会有铁元素会创造出来的，还会有铁以上的很多种元素被创造出来，不过这些元素在被创造的时候都是吸收能量的，而且被创造的过程非常快，就在超新星爆发的一瞬间，元素周期表上铁元素以上的大多数元素就都被创造出来了。

宇宙中还有一种方式可以创造铁以上的元素，那就是中子星碰撞了，中子星碰撞的时刻产生的能量比超新星爆发还要大，温度要高一倍，元素周期表上大多数的重元素都可以被创造出来，比如黄金，一般认为中子星碰撞时创造的更多。

我们地球上有形形色色的物质，它们都是由各种元素组成的，这些都是恒星的创造，包括我们的身体，实际上都是来自于恒星创造的物质，也可以说包括我们每个人在内，都是由恒星物质组成的。

人类的方向

铁元素以上的元素只有在超新星大爆炸或大质量天体碰撞中产生，在恒星本身的热核反应中无法产生。

这是因为铁元素聚变不但不会释放能量，相反还要吸收能量，而垂垂老矣的恒星哪里有多余的能量给这位铁头陀呢，于是聚变就停止了。中心再也没有能量维持巨大的引力压力，巨大的恒星外围急剧向中心坍缩，这种坍缩是惊人的，速度达到近半光速甚至接近光速。

恒星物质以这么惊人的速度撞向那个铁头头陀，那个大铁球还要奋力抵抗，亚光速冲击铁核心的物质反弹回来使恒星外壳急剧膨胀，这样惊天动地的大爆炸就不可避免了。这种爆炸会在几十个毫秒之间发生，爆发出恒星一生所发出能量总和若干倍。2016年1月发现的一颗超新星爆发亮度达到太阳的5700亿倍，比银河系所有恒星亮度加起来还要亮20倍。

超新星这种巨大的能量爆发，无可估量的高温高压当然会使顽固的铁元素向更重的元素聚变，由此金银汞铅等，一直到铀就这样生成了。

这些物质在大爆炸中抛洒到了太空，被巨大的冲击力震碎为齑粉，甚至原子态，成为宇宙中的次生星云，这种二次星云在某些机缘巧合下，比如附近发生的超新星大爆炸或者天体大碰撞，在这些引力波的扰动下，依靠自身引力又会聚集起来，形成新的恒星和行星天体，这样这些天体中就不乏重金属了。我们地球就是这样形成的。

产生重金属的渠道还有天体大碰撞，如中子星大碰撞、黑洞与各种天体大碰撞等等，都会爆发巨大的能量，在这些能量的打压下，重元素就会应运而生。2017年全世界很多科学家观测到距离我们1.3亿光年远一对中子星发生碰撞的引力波，这只碰撞事件导致甩到太空中的黄金渣滓达到300个地球质量之多，不得了吧？

一直以来，这些漂浮在太空的重金属常常会以陨石方式掉向地球。

地球上的重金属来源有两个方面，一个是太阳系形成时地球滚雪球裹挟进来的，一个是后来在不断的陨石轰击中得到的。现在地球每天还在接受成千上万吨的宇宙渣滓的轰击，以流星和陨石的方式来到地球，其中当然也不乏黄金等贵金属。

所以说，天上掉馅饼的事并不全是骗人的，如果看有哪位明天愿起早一点，或许就会捡到天上掉下来的狗头金也未可知，那就中大奖了，在此先行祝贺。

对超新星的研究证明了宇宙中所有的元素，都是通过能量转化而来的，从最开始的轻元素氢和氦，到后面的重元素，都是从大爆炸或热核反应中生成的。

这些事实进一步证明了爱因斯坦质能方程的无比正确，这个著名的方程表达为：E=mc^2

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因为铁56过于稳定。铁不是不能聚变，而是聚变活动所释放的能量不足以弥补聚变过程所吸收的能量，所以铁参与聚变反应后，恒星的后续聚变无法继续维持下去。

核反应骤停，失去核反应辐射压，恒星的重力开始占据优势，恒星内核立即猛烈地以光速向质量重心点收缩。这时候，就有两个结局，一是恒星内核的质量大于1.6倍太阳质量，将形成中子星。二是恒星内核大于3.2倍太阳质量，则形成黑洞。

无论哪一种结局，恒星残骸都会发生超新星爆发，收缩产生的巨大温度与压力令铁发生更高级的聚变，时间虽然短暂，但所有超铁物质都将形成出来。同时，收缩引发的物质碰撞与反作用力将这些超铁元素抛向外部。

因为超铁元素的聚变反应要求更高，产生时间更短，所以，这个世界中原子核越重的元素就越少，金比银少，银比铜少，而铜比铁少。就是这个原因导致的。

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比铁元素，严格说是Fe-56更重的元素是在恒星晚年发生大爆炸之中产生的。

由于铁元素继续聚变下去，首先要吸收大量的能量，才能完成聚变反应这种反应会使得恒星内部入不敷出，大量的能量被吸收后，恒星将无法抵挡巨大的引力坍缩。于是恒星物质砸向核心，引发了大爆炸。

在巨大势能的驱动下，恒星物质可以以接近光速的速度撞向核心的铁核，这种巨大的势能使得恒星发生爆炸，恒星内部物质也会以同样额速度向四周飞去。这一过程称作“铁芯灾变”，从外界看来，就是我们通常说的超新星爆炸。

铁芯灾变的过程，会使得铁元素获得大量的能量，于是在这一过程中铁元素可以继续聚变下去，于是生成了钴、镍、铜、铂、银、金等重元素，一直到铀。

举个例子：Fe-56的聚变反应：(Fe-56)+n→(Fe-57)+γ，(Fe-57)+n→(Fe-58)+γ，(Fe-58)+n→(Fe-59)+γ，这些核素通过β-衰变，分别转化成Co-57、Co-58、Co-59，在经过中子俘获和（或）β-衰变生成Ni、Cu 等更重的元素。

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现在天文学界呼声最高的宇宙起源方式要数宇宙大爆炸了，在宇宙大爆炸之后我们的宇宙中并没有像我们元素周期表中那么多种元素，只存在大量的氢元素以及少量的氦元素。所以氢元素作为我们宇宙中最基础元素，科学家也试图着借助氢元素去寻找我们宇宙的边界。

恒星的聚变及铁以上元素的形成

在宇宙大爆炸之后，原始恒星们开始在星云中诞生，一颗恒星从形成开始就时时刻刻发生着核聚变，而聚变都是从我们宇宙最基本的元素氢元素开始。之后氢元素开始在高温高压的条件下聚变成氦元素。

氦元素继续聚变形成质量更重的新元素，聚变的反应就这样一直持续下去，形成比上一阶质量更重的元素。当然聚变反应生成比上一元素质量更重的情况不会一直持续下去，当一颗恒星的内核聚变生成铁元素时，这

颗恒星继续生成新的元素的反应就会停止(当然不是每颗恒星的内核都有可以形成铁元素的权利，只有大质量恒星可以做到这一点，且这些恒星的寿命会短于一般恒星)。铁元素的性质较稳定几乎不会再去参与聚变反应。这时没有了聚变反应所向外辐射的能量来源，恒星引力会占据主导地位，恒星的稳定性会急剧下降，因此发生超新星爆发。而就是每一颗铁核心的恒星在它生命完结的这一刻，在它爆发的一瞬间制造出了铁以上的其他元素，并且将它们抛散到宇宙各处。

就这样在元素周期表上铁以上的元素产生了(人造元素除外)。恒星作为宇宙大爆炸后早期出现的天体，它不仅为这个宇宙制造出了多种多样的元素，更为智慧生命提供着能源(比如太阳与人类)，同时它们在生命的最后一刻还会演化为矮星、中子星又或者是黑洞这样在宇宙中起着重要作用天体。

中子星碰撞合并形成新元素

据科学家探索发现中子星双星系统在碰撞合并时产生的高温高压要比恒星发生超新星爆发高的多，所以中子碰撞合并也会形成铁以上的元素。而一部分质量较重的元素大部分就是由中子星碰撞合并产生的，小部分由恒星发生超新星爆发产生。

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铁元素以上的重元素，理论表明，是为在学术上被称为中子俘获过程的相互作用产生的。

铁元素聚变在恒星核聚变的整个周期里，是一个重要的分水岭——对于大质量恒星而言，在聚变出铁元素时，事实上已经踏上不归路了。

这类恒星会在铁核的坍缩下进一步释放巨大的重力势能和核能，把整个恒星体炸的粉碎，即超新星爆炸。

铁核为何如此特殊，成为恒星的杀手锏？

铁核之所以如此特殊，关键在于它很高的比结合能。

稳定的铁核在试图进一步聚变时，吸收的能量大于聚变释放的能量，巨大的恒星外壳没了聚变辐射压的抵抗，在引力的作用下向中心快速落下，铁核被整个外层恒星体挤压拍碎，瞬间释放落下的巨大重力势能，恒星由此被炸的粉碎。

产生比铁元素还重的重元素的中子俘获过程是什么？

在恒星中心，压强极大，温度高达数千万摄氏度，氢核以极高的速度到处碰撞。但即便如此，如此巨大的动能在克服氢核（质子）之间的库仑力进行核聚变仍有困难。

但微观粒子的行为在细微的时空结构下具有的量子隧穿效应，使得质子在突破库伦壁垒进行核聚变时，变成了一种概率行为，大量的碰撞使得聚变成为了可能。

库仑力使得聚变变得困难，但量子隧穿效应使得聚变又成为可能。

在超新星爆发的过程中，会释放大量的中子，中子不带电，这是我们中学课本里就知道的，因此中子之间也不会有库仑力。这样一来，核子在结合中子时就变得容易多了，于是就能俘获大量的爆发产生的中子，使得整个核子（铁原子核）的核子数增大。

这样的核子并不稳定，为了保持稳定，核子会发生弱相互作用，进行β衰变，所谓的β衰变，可以理解为中子变成质子的过程，这样一来，质子数增多了。

不同元素之间的不同之处就在于质子数的不同，在增大的质子数后，铁原子核及其以下的原子核就能变成铁元素以上的元素，这就是重元素的来源。

挡不住的熵增

简单说，铁元素一般是有超新星爆发或者大质量天体之间的碰撞形成的，比如说中子星碰撞。

恒星聚变到铁元素为什么会停止呢？因为铁元素与其他元素不同，其他元素聚变时释放的能量一般比吸收的能量多，而铁元素恰恰相反，它聚变时需要吸收巨大的能量而基本不释放能量，所以没有足够的能量提供给铁元素，聚变自然就停止了！

而一旦聚变停止之后，核聚变产生的向外推力与向内的万有引力就彻底失衡，万有引力占据绝对统治力，恒星所有物质开始迅速向内坍缩，速度非常快，能达到亚光速，由此恒星的核心产生了超乎想象的高温高压，这也让铁继续核聚变产生了可能！

几乎就在一瞬间，恒星内核产生的巨大能量让铁元素继续聚变为更重的元素，比如银，金等！而这些重元素随着超新星的爆发被抛洒到广阔的星际空间。

所以，如今我们在地球上看得的所有重元素，我们所拥有的金银首饰，基本都来自于亿万年前超新星爆发。超新星爆发抛洒的物质，也成为下一代恒星和行星形成的原材料！

宇宙探索

宇宙中的物质都是在时空中结成一个层次一个层次的时空拓扑形式。这种拓扑形式是在自然规律下，引力、电磁力包括强力和弱力，遵守能量守恒(信息守恒)、角动量守恒(时空拓扑守恒)、电荷守恒、费米子数守恒(实物粒子)，形成每个层次的费米子互绕运动拓扑形式，费米子互绕而包围的内部时空存储了角动量(能量)；以“隐性光子”形式存储在物质时空拓扑的内部时空中；当物质拓扑形式变形、变换或破裂时，其内部时空中的角动量(能量)将以“显性光子”发出其物质拓扑变化信息。

宇宙中的所有元素都是以最简元素---氢，做为初始存在，然后，先凝聚成星云拓扑形态，再凝聚成星球(恒星)，再在星球这个“熔炉”中“煅烧”各种元素(铁以下元素)，将氢元素一步一步核聚变出铁以下的各元素，同时放出光子(伽玛射线等)能量和信息。

目前来看，宇宙中的质子以上的物质拓扑形态变化都是自然的、线性可分的规律“指导”下的变化。所以，核聚变自然发生规律是在铁元素以下。当然，不排除在特殊环境下，“线性拟合”出可聚变出铁以上元素。

铁以上元素，也确实是通过强大的引力“线性拟合”，“熔炼”出来---通过中子星物质，中子拓扑变换而得到铁以上元素。

目前看，自然过程是线性可分过程，是线性可分规律下的因果变换过程。但是，在人的意识流下，自然信息过程就出现了线性不可分规律下的因果变换过程。

人是宇宙的自然产物。宇宙自然的自洽变换过程“信息编码”出人这种，具有意识流的“产物”，具有非线性可分规律下的“产物”。也就是说，线性可分形式在自洽运动下，“形成”了线性不可分非线性规律。

未来的宇宙变化过程就是“加入”了意识流下的，宇宙信息编码过程。宇宙信息编码空间在何种“运动”、操作或“算符”下成为线性不可分信息空间，类似量子纠缠信息空间(不可直积表达)。

人类用对撞机探索物质深层奥秘的过程，就是“插入”意识流，而使得自然过程“非自然化”，形成了线性不可分过程，或对物质进行了“线性不可分编码”。

谭宏21

这就和化学反应有吸热反应和放热反应一样，核聚变有释放能量的，也有吸收能量的。

核聚变一直到铁元素是释放能量的，再往上聚变就需要吸收能量。只要有足够的能量，铁元素以上的核聚变完全没有问题，在天体最后的爆发过程中(如超新星爆发)，就有吸收能量的核聚变发生。

释放能量的核聚变不能自发发生，因为这些反应都是先吸收能量，后释放能量，差值就是净能量。

这也和化学反应一样，氢气可以和氧气燃烧生成水，并放出大量热，但必须先提供能量点燃它。我们还能给水提供能量，让它重新变为氧气和氢气。

只能说释放能量的核聚变到铁停止，没有能量限制，就可以继续聚变。

飞鱼科普

谁知道氢是从何而来的？

關鍵字: 恒星 元素 科学