宇宙大爆炸

不知道你有沒有想過一個問題，那就是元素到底是從哪裡來的？

要知道，我們身體內的元素大部分都是宇宙誕生之初沒有。元素的由來是和整個宇宙的演化息息相關的，其中就包括恆星的演化等等。

要了解元素，恆星這一系列的問題，實際上我們要從宇宙大爆炸說起。

按照現在的主流理論，我們知道宇宙誕生於138億年前的一次大爆炸。大爆炸之後，宇宙中其實沒有像現在這樣的原子結構，而是一片混沌狀態，其中主要遍佈著高能電磁波。

此時的宇宙溫度極其高，隨著宇宙的膨脹，溫度逐漸下降，隨後各種粒子出現，再湮滅，每10億對正反粒子湮滅都會留下一個正粒子，所以我們才是處在一個正粒子構成的宇宙，目前我們還不知道為什麼會這樣。

宇宙大爆炸之後的38萬年，宇宙的溫度下降到3000開爾文左右，原子結構開始形成。一開始，宇宙的元素主要就是氫元素和氦元素，這是元素週期表最靠前的兩個元素。

也不是說沒有形成其他元素，只是因為其他元素不穩定，會裂變回到氦元素。即便到了現在，宇宙中可見物質當中，氫元素和氦元素的佔比都高達99%以上。

而我們要知道的是我們的體內還有許多其他不同的粒子，那他們是咋來的呢？

恆星：元素煉丹爐

大概在宇宙大爆炸之後的2億年，宇宙中開始出現一些奇怪的大傢伙，它們是星雲在引力的作用下逐漸形成的。現在，我們管這些天體叫做恆星。恆星和其他天體最大的區別在於它能夠發生核聚變反應。那為什麼只有它可以發生核聚變反應呢？

這是因為恆星的品質夠大。整個天體在引力的作用下，會被非常誇張的擠壓。我們中國有句老話叫做物極必反。恆星在被強大的引力擠壓後，也會反抗。

具體來說就是，由於引力的擠壓，恆星內部的溫度攀升，溫度可以達到上千萬度，甚至上億度。在這個溫度下，以及量子隧穿效應、弱相互作用的幫助下，就會點燃原子核的核聚變反應。正如上文所說的，起初宇宙中主要是氫元素和氦元素。因此，恆星其實主要也是由這兩個元素構成的。首先促發的核反應是氫原子核的核聚變反應。主要有兩條路徑，分別是質子-質子反應鏈和碳氮氧迴圈。無論是哪條路徑都是4個氫原子核生成1個氦-4原子核。

核聚變反應會產生對外的壓力，這個壓力會和引力形成動態平衡。使得恆星不會一下子炸開，也不會一下子被引力壓縮成一個點。

但恆星核心的氫原子核核聚變得差不多時，這時候恆星就會完成一次換擋。此時恆星核心主要是氦原子核。恆星引力作用下，繼續促發氦原子核的核聚變反應。但這裡要注意的是，有部分恆星的品質不足以促發氦原子核的核聚變反應，這是因為氦原子核的核反應條件要比氫原子核更苛刻。

因此，這些恆星就會停在燒完氫原子核後的狀態，等著徹底涼透。而品質足夠，引力足夠就可以繼續促發氦原子核的核聚變反應，生成碳原子核或者氧原子核。

太陽就到達到這一步，當氦原子核燒完後，太陽自身的品質沒有辦法繼續促發核聚變反應，太陽就會成為一顆白矮星，等待著徹底地涼透。這時候太陽核心其實不是金屬核心，而主要是碳元素和氧元素。

如果此時品質還足夠大呢？

事實上，恆星就會一步步恆聚變反應下去，一直到鐵原子核。鐵原子核是最穩定的原子核，或者我們可以說是比結合能最大的元素核，想讓鐵原子核發生核聚變反應的難度很大，而且這個過程是要輸入能量，而不是釋放能量的。如果恆星還能夠促發鐵原子核進行反應，那就會發生超新星爆炸。

而恆星的核心要麼形成一箇中子星，要麼形成一個黑洞。所以，我們可以看出，並不是所有的恆星都最終會形成一個金屬核心，而是絕大多數的恆星都不會如此。

人體內的元素都有數十億年的歷史

元素的產生其實是要依賴恆星的核聚變反應。我們體內絕大多數的元素其實都是這樣的。它們來自於上一代或者在上兩代恆星的產物，年紀都是在45億年以上。你的一生和這些元素的年紀比起來幾乎是可以忽略不計的。