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第4章 金发姑娘1的宇宙元素起源（第1页）

第4章金发姑娘[1]的宇宙——元素起源

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你血液中的铁、你骨骼中的钙、你每次呼吸吸入的氧气，所有这一切都是在地球和太阳诞生之前的恒星中锻造形成的。

你的肉体就是从星尘变来的。

你简直就是天堂制造。

我们DNA中的氮、牙齿中的钙、血液中的铁、苹果派中的碳都是在坍缩的恒星内部形成的——我们是用星星做的。

——卡尔·萨根（）

当我们望向宇宙时，会发现物理学、天文学中有利于我们的巧合如此之多，简直就好像宇宙知道我们要来了。

——弗里曼·戴森（FreemanDyson）

1953年2月，加利福尼亚州帕萨迪纳市，凯洛格辐射实验室

威利·福勒（WillyFowler）在想，坐在他对面的这个人简直是胡说八道。

福勒是一名实验核物理学家，他很清楚，世界上没有人能做到这个家伙声称他能做的事情——预测复杂原子核的精确能态。

那是一个多体系统（manybodysystem），大量的质子和中子像一群亚微观的蜜蜂一样，在里面嗡嗡作响。

理论家们的能力有限，只能预测二体系统（two-bodysystem）的确切行为，如电子在氢原子中绕质子旋转或者月球绕地球轨道运行。

然而，就在加州理工学院凯洛格辐射实验室（KelloggRadiationLaboratory）福勒的办公室里，这位戴着眼镜、自称天文学家的英国佬却说，他能做到世界上任何核物理学家都做不到的事情。

更离谱的是，他的预测并不是基于对核物理学的思考，而是出于一个让福勒感觉与结论毫无逻辑关系的论据——宇宙里有碳。

福勒确定他听弗雷德·霍伊尔（FredHoyle）说的是：“因此，碳核（ucleus）一定有一个精确到7.65兆电子伏特[2]的能级。”

霍伊尔告诉福勒，他确信所有原子的核心，或者说原子核，都是由最简单的原子——氢——的原子核在恒星内部合成的。

那些恒星早在太阳和地球诞生之前，就已经演化并且消亡了。

这种合成必然经历多个阶段。

第一步是4个氢原子核以某种方式结合在一起，形成第二轻的原子——氦——的原子核。

[3]第二步是将2个氦核聚合在一起，形成1个铍原子核。

问题是，铍是不稳定的，在短短十亿分之一秒内就会分裂。

因此形成更重的原子核，如氧、钙和钠的途径似乎被阻断了。

霍伊尔声称，有一种方法可以绕过令人头疼的铍屏障。

据福勒所知，霍伊尔的解决方案要求碳核存在一个比基态（groundstate）高7.65兆电子伏特的高能激发态（excitedstate）。

后来福勒回忆说，他对霍伊尔的第一印象并不太好，感觉霍伊尔“完全不在正常的心理状态”

。

[53]然而，常年生活在附近的威尔逊山天文台100英寸（约2.54米）望远镜（MountWilson100-inchtelescope）的巨大阴影之下——尤其是爱德文·鲍威尔·哈勃（EdwinPowellHubble）用这架望远镜于1929年发现了宇宙在膨胀（当时人们都不相信宇宙在膨胀）——福勒成长为一位能够对各种天文思想保持宽容态度的核物理学家。

事实证明，没把霍伊尔赶出门外是他职业生涯中做出的最明智的决定。

霍伊尔很可能是错的，但福勒秉持了实验者的座右铭：千万不要忽视看似不可能的事情。

于是福勒把研究小组的成员叫到办公室，让这位英国天文学家把刚才的话再说一遍。

“有没有可能，”

霍伊尔问，“实验中漏掉了碳7.65兆电子伏特的能级？”

这之后大部分技术层面的讨论都超出了霍伊尔的理解范围。

但最终，福勒的团队达成了共识：如果这个能态很特别的话，也有被漏掉的可能。