和氦核(两个质子加一或两个中子),以及极其微量的锂。
但如何让傅愽文,乃至普通读者,理解“能量转化为粒子”、“核合成”这些概念?
傅愽文看着全息投影上模拟的粒子碰撞、结合的画面,突然冒出一句:“好像……好像很多很多闪闪发光的小积木,在到处乱飞,然后‘啪’一下,粘在一起,变成了大一点的积木!”
“积木!”陈智林眼前一亮,“对!这个比喻很好!我们可以说,在宇宙最开始的那锅‘超级热的能量汤’里,随着汤慢慢变凉,就像魔法一样,变出了无数种最基本的小积木块——也就是各种基本粒子。这些积木块飞快地运动,互相碰撞。在最初的三分钟里,一些最简单的小积木块(质子和中子)成功地‘粘合’在一起,搭成了宇宙中最简单的两种‘模型’——氢和氦的原子核。这就是宇宙里最早出现的‘东西’。”
这个“能量汤冷却变出积木块”和“搭模型”的比喻,让抽象的过程瞬间变得可感可知。陈智林在【科学深度解析】模块中,则严谨地解释了粒子物理的标准模型、夸克禁闭、以及大爆炸核合成的具体物理过程,与主文的比喻相得益彰。
然而,仅仅有氢和氦的宇宙,还无法孕育生命。更复杂的元素从何而来?故事的高潮,落在了恒星的诞生与死亡上。
傅水恒教授用低沉而充满敬畏的语调,开始了这一部分的叙述:
“最初的宇宙,只有这两种最轻、最简单的元素,如同只有初级积木的玩具箱,还无法搭建出生命的复杂模型。宇宙需要更强大的‘工厂’和更极端的‘熔炉’,来锻造更重的元素。于是,引力登上了舞台。它在均匀的物质分布中,找到了那些因原初量子涨落而略显密集的‘涟漪种子’,并开始默默地、执着地拉扯着周围的氢与氦气体,如同无形的巨手揉捏着星云的面团。”
本小章还未完,请点击下一页继续阅读后面精彩内容!
全息投影上,气体云在引力作用下缓慢聚集,内部温度压力不断升高。
“看,恒星的胚胎形成了。”傅教授指着那团逐渐亮起来的气体球,“当核心的温度和压力高到足以点燃氢的核聚变——也就是让氢的原子核(那些最小的积木)猛烈地撞在一起,融合成氦,并释放出巨大能量时——一颗恒星,便正式诞生了。它点燃了自己,照亮了黑暗,也开启了宇宙元素合成的伟大征程。”
傅愽文看得入神:“就像……就像我们刚才在外面看到的,那些在云彩里亮起来的新星星?”
“是的,孩子,就像它们一样。”傅教授点头,“但恒星的生命,并非永恒。当核心的氢燃料耗尽,更大的恒星会开始更复杂的核聚变反应,一层一层地,像洋葱一样,在核心锻造出碳、氧、氮……一直到铁。这个过程,就像在恒星的熔炉里,用小的积木块,一步步搭出更大、更复杂的结构。”
陈智林适时地补充科学细节,在【解析】模块中解释了不同质量恒星内部的核聚变过程,以及如何通过“阿尔法过程”等机制一步步合成更重的元素。
“那么,比铁更重的元素呢?比如金、银,还有我们身体里需要的那些微量元素?”陈智林提出了关键问题,也引向了故事最壮丽的部分。
“问得好,智林。这需要宇宙中最激烈、最绚烂的事件——大质量恒星的死亡,或者说,它们的涅盘。”傅水恒的声音带着一种庄严感,“当大质量恒星的生命走到尽头,其核心在引力下剧烈坍缩,然后引发超新星爆发;或者,当两颗中子星——恒星死亡后留下的、密度极高的残骸——相互绕转最终碰撞合并时……在这些瞬间释放出的、难以想象的巨大能量中,形成了比铁更重的元素。金、银、铂、铀……乃至构成我们生命蓝图的DNA中所必需的某些元素,都诞生于这些星辰的绝唱之中。”
全息投影上,模拟出超新星爆发的璀璨光芒,以及中子星碰撞时产生的引力波涟漪和喷射出的重元素云团。那景象,既恐怖,又美丽,充满了毁灭与创造的双重意味。
傅愽文看
