絕大部分物質(zhì)元素來源于恒星“大熔爐”，66年前，一次意外的發(fā)現(xiàn)顛覆了天體物理學(xué)家對物質(zhì)元素來源的認(rèn)知。在66年前的一次例行觀測中，天文學(xué)家保羅·梅林將望遠(yuǎn)鏡對準(zhǔn)了坐標(biāo)位置鎖定的天空，望遠(yuǎn)鏡設(shè)在加州帕薩迪拉的威爾遜山頂天文臺，堅(jiān)持不懈地觀測加上幸運(yùn)的光顧，梅林在發(fā)現(xiàn)中收獲了一份喜悅，從一個遙遠(yuǎn)恒星發(fā)出的光信號中找到了元素鍀。

梅林的發(fā)現(xiàn)引起了當(dāng)時天文學(xué)界的轟動，天文學(xué)家沒有預(yù)料鍀元素的發(fā)現(xiàn)。鍀元素的穩(wěn)定性差，當(dāng)時的物理學(xué)家將鍀稱為“人造元素”，在恒星的物質(zhì)成分中發(fā)現(xiàn)了不穩(wěn)定的元素，梅林和當(dāng)時的物理學(xué)家普遍感到吃驚，他們當(dāng)時持有一種見解，在恒星形成的過程中如果有任何鍀元素的出現(xiàn)，那么它們已經(jīng)轉(zhuǎn)換為不同的其它元素，諸如：釘或鉬。假如梅林果真發(fā)現(xiàn)了人造的鍀元素，那么科學(xué)家傾向于一個假設(shè)，在遙遠(yuǎn)的過去，某位神明或大師使用了巧奪天工的方法，創(chuàng)造了鍀元素，然而，在恒星的“煉獄”制成了鍀元素，神明或大師如何煉制成了罕見的元素？

1952年5月2日，梅林在《科學(xué)》雜志公布了鍀元素的重要發(fā)現(xiàn)，沒人會聽信神明或大師的說法，梅林給出了恒星創(chuàng)造重元素的三種解釋，不僅破解了令人迷惑不解的觀測結(jié)果，而且打開了一扇重新理解宇宙起源的天窗。在人類科學(xué)史上，不是每一項(xiàng)發(fā)現(xiàn)都徹底改變了人們對自然界的看法，但是，梅林的發(fā)現(xiàn)簡潔而令人震撼，揭示了宇宙元素起源的嶄新圖景，即使在今日核物理學(xué)的研究中，人們?nèi)匀宦牭搅擞蓚ゴ蟀l(fā)現(xiàn)而出現(xiàn)的“回響”。人們關(guān)心的第一個天體物理學(xué)的問題是元素從何而來？在1950年代的早期，人們還不清楚宇宙元素怎樣產(chǎn)生。

在物質(zhì)元物理學(xué)中出現(xiàn)了第一批替代宇宙大爆炸起源說的理論，包括有些著名的物理學(xué)家，例如：榮獲1967年諾貝爾物理學(xué)獎的漢斯·貝特，獲得1957年馬克斯·普朗克獎的卡爾·弗里德里希·馮·魏茨澤克，獲得1974年皇家獎杯的弗雷德·霍伊爾，但是，直到保羅·梅林的出現(xiàn)，還沒有一位科學(xué)家構(gòu)建了令人信服的元素起源理論。

梅林的發(fā)現(xiàn)標(biāo)志了一個全新科學(xué)領(lǐng)域的產(chǎn)生，恒星的核合成理論成功地解釋了元素的源頭，它是研究元素，更準(zhǔn)確地說是研究原子核在恒星內(nèi)部是怎樣通過核合成方式產(chǎn)生的過程?？茖W(xué)家在梅林發(fā)現(xiàn)的基礎(chǔ)上找到了一條準(zhǔn)確解釋恒星內(nèi)部核合成元素的過程和路徑，恒星核物理學(xué)家正確地解釋了梅林的不同尋常元素鍀的發(fā)現(xiàn)。人們關(guān)心的第二個問題：在恒星中心如何實(shí)現(xiàn)原子核的聚變反應(yīng)？在恒星內(nèi)部進(jìn)行了原子核聚變反應(yīng)，從最簡單和最豐富的氫原子開始，氫原子合成為更重的氦原子，從氦原子和碳原子一路合成到鍀原子和比鍀元素更重的原子。

物質(zhì)元素的核合成過程好似一環(huán)扣一環(huán)的鏈條，從重元素到更重元素的“鏈?zhǔn)椒磻?yīng)”。在梅林發(fā)現(xiàn)鍀的時代，天體物理學(xué)家共同協(xié)作，構(gòu)建了四種主要的核合成理論。1988年，阿爾伯特·愛因斯坦世界科學(xué)獎的得主—-瑪格麗特·伯貝格在1957年發(fā)表了著名“恒星內(nèi)的合成元素”論文。杰弗里·伯貝格獲得了1999年的布魯斯獎，威廉·富勒獲得了1983年的諾貝爾物理學(xué)獎，弗雷德·霍伊爾獲得了1974年的皇家獎杯，三位科學(xué)家共同出版了名為《B2FH》的專著，這本讀物迄今仍是人們了解恒星內(nèi)部核物理發(fā)生機(jī)制的參考書。2006年漢斯·貝特獎的得主AL·卡梅倫曾在1957年通過獨(dú)立研究發(fā)表了題為“恒星內(nèi)部的核反應(yīng)和核起源”的論文。

（編譯：2021-5-30）

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