天文學家們在探索宇宙演化的過程中，曾遇到過不少瓶頸。他們發現恒星通過核聚變只能産生比鐵更輕的元素，因爲恒星核聚變到鐵元素就停止了。但現實中存在很多比鐵更重的重元素，這些重元素是怎麽來的呢？

通過深入探索，天文學家們發現，重元素的出現與宇宙漫長演化過程是緊密地聯系在一起的。

按照現代主流理論，我們的宇宙誕生于138億年前的大爆炸，也就是所謂的宇宙大爆炸理論。宇宙大爆炸初期，溫度是非常高的。

隨著宇宙不斷膨脹，溫度也開始不斷降低，降低到一定程度，高能光子會有一定幾率碰撞産生一對正反粒子。按道理講，最終所有正反粒子都會湮滅産生高能電磁波，但實際情況是，大約每十億對正反粒子發生湮滅，就會有一個正粒子很幸運地保留了下來，而這樣的正物質粒子組成了我們的物質宇宙。

隨著溫度的繼續下降，形成了基本的粒子，氫還有少量的氦，也是最輕的兩種元素，兩者的占比達到了99%以上。當然並不是說比氫和氦更重的元素無法形成，其實也是可以形成的，只是它們不夠穩定，很快又會裂變成氫和氦原子。

那麽，那些更重的元素到底是怎麽來的呢？

簡單來講，兩個字：恒星。恒星堪稱元素的“煉丹爐”。

恒星的演化過程，其實就是星際雲在引力作用下，不斷聚集的過程。星際雲物質的不斷聚集，意味著質量和引力不斷增大，結果就會導致核心溫度越來越高，達到一定程度，就會引發核聚變。

拿我們的太陽來講，太陽核心溫度高達1500萬度，核心區域的物質形態並不是我們常見的氣態，液態或者固態，而是第四種物質形態，等離子態，說白了就是自由奔跑的“粒子湯”，原子核，電子，光子到處亂串。

千萬不要以爲1500萬度的溫度很高，實際上單憑這樣的溫度，並不能讓太陽核心發生核聚變，需要大約一億度的高溫，才能引發氫聚變成氦。

但是，太陽實際上一直在上演著核聚變，這不是前後矛盾了嗎？

實際上並不矛盾。雖然1500萬度的高溫不足以引發核聚變，但在微觀世界裏，存在一個神奇的現象：量子隧穿效應。這個效應到底什麽意思呢？

通俗來講就是，需要一定能量才能發生的反應，即便是能量不足，在微觀世界也有一定的概率發生反應。

具體來講，太陽核心的自由粒子雖然沒有足夠的能量進行核聚變，但還是有一定概率發生核聚變，只不過這個概率非常低罷了。量子隧穿效應表明，微觀粒子可以在極短的時間裏獲取極高的能量，這對于宏觀世界來講是不可思議的，但在微觀世界是可以發生的，也是量子力學中能量與時間不確定性的具體表現。

雖然量子隧穿效應在微觀世界發生的概率很大，但架不住太陽質量很大，微觀粒子更多多得不計其數，所以再低的概率，架不住龐大的粒子數量，最終也會成爲一個大概率事件，通過量子隧穿效應發生核聚變的絕對粒子數量也是很龐大的。

但是，“太陽質量很大”其實也是相對的，太陽質量很大足以引發核聚變，但並不足以一直讓核聚變持續下去。隨著核燃料不斷減少，核聚變規模會逐漸降低，當氫消耗殆盡後，氦會繼續聚變，聚變成更重的元素。

而如果氦也消耗完了，接下來就會是碳，氧，硅，一直到鐵元素。但要想聚變到鐵元素，也需要極大的質量，太陽的質量是不夠的。

而鐵元素是恒星核聚變過程一個重要的分水嶺，這是爲什麽呢？

鐵元素是最穩定的元素，因爲鐵的比結合能最高，什麽意思呢？就是說，要把鐵原子核掰開或者利用其他原子聚合成鐵元素，需要的能量是最高的，當然也是最困難的。

具體來講，比鐵更輕的元素，聚變時都會釋放能量。雖然理論上鐵原子核也能聚變，但需要極大的能量，需要的能量比聚變産生的能量還要多。

也就是說，比鐵元素更重要的元素，發生核聚變時釋放的能量是小于吸收的能量的。這也是爲什麽我們會說“恒星核聚變到鐵元素就死亡了”，因爲我們通常所講的恒星肯定是要釋放能量的，而鐵元素之後不但不能釋放能量，還需要吸收能量，當然就不能稱爲恒星了。

能夠看出，理論上講，只要有足夠的能量支持，恒星聚變到鐵元素之後，仍舊能夠繼續聚變下去。但要想讓鐵元素發生聚變，需要的能量是超乎想象的。需要極其猛烈的宇宙大事件，才能滿足這樣的條件。

第一，超新星爆發。當恒星的質量超過太陽質量8倍以上，在恒星走向死亡的過程中，就會發生超新星爆發，釋放出超乎想象的能量。短短幾秒鍾釋放的能量可以達到太陽一生釋放能量總和的上億倍！

如此超強的能量足以引發鐵元素繼續聚變下去，形成金銀鉑等重金屬元素。

第二，中子星碰撞。恒星死亡之後，通常會留下致密的內核，像我們的太陽死亡之後會留下一顆致密的白矮星。而如果內核的質量大約1.44倍太陽質量，內核在引力作用下就會坍縮爲中子星，當內核質量大約3倍太陽質量時，會坍縮爲黑洞。

中子星是僅次于黑洞的恐怖天體，它們通常成對出現，圍繞彼此運行。當兩顆中子星發生碰撞時，也會釋放出超強能量，聚變形成更重要的元素。

這就是重元素的由來，也體現了宇宙的神奇。如今我們地球上的各種重金屬，包括我們日常生活中佩戴的各種黃金首飾，至少都擁有46年以上的曆史，甚至比太陽的曆史更長，因爲很多重金屬都是第一代原始恒星死亡之後産生的，而我們的太陽已經是第三代恒星了！

完！