你血液中的鐵、你骨骼中的鈣、你每次呼吸吸入的氧氣,所有這一切都是在地球和太陽誕生之前的恒星中鍛造形成的。你的肉體就是從星塵變來的。你簡直就是天堂製造。
我們DNA中的氮、牙齒中的鈣、血液中的鐵、蘋果派中的碳都是在坍縮的恒星內部形成的——我們是用星星做的。
——卡爾·薩根(Carl Sagan)
當我們望向宇宙時,會發現物理學、天文學中有利於我們的巧合如此之多,簡直就好像宇宙知道我們要來了。
——弗裏曼·戴森(Freeman Dyson)
1953年2月,加利福尼亞州帕薩迪納市,凱洛格輻射實驗室
威利·福勒(Willy Fowler)在想,坐在他對麵的這個人簡直是胡說八道。福勒是一名實驗核物理學家,他很清楚,世界上沒有人能做到這個家夥聲稱他能做的事情——預測複雜原子核的精確能態。那是一個多體係統(many body system),大量的質子和中子像一群亞微觀的蜜蜂一樣,在裏麵嗡嗡作響。理論家們的能力有限,隻能預測二體係統(two-body system)的確切行為,如電子在氫原子中繞質子旋轉或者月球繞地球軌道運行。
然而,就在加州理工學院凱洛格輻射實驗室(Kellogg Radiation Laboratory)福勒的辦公室裏,這位戴著眼鏡、自稱天文學家的英國佬卻說,他能做到世界上任何核物理學家都做不到的事情。更離譜的是,他的預測並不是基於對核物理學的思考,而是出於一個讓福勒感覺與結論毫無邏輯關係的論據——宇宙裏有碳。福勒確定他聽弗雷德·霍伊爾(Fred Hoyle)說的是:“因此,碳核(carbon nucleus)一定有一個精確到7.65兆電子伏特[2]的能級。”
霍伊爾告訴福勒,他確信所有原子的核心,或者說原子核,都是由最簡單的原子——氫——的原子核在恒星內部合成的。那些恒星早在太陽和地球誕生之前,就已經演化並且消亡了。這種合成必然經曆多個階段。第一步是4個氫原子核以某種方式結合在一起,形成第二輕的原子——氦——的原子核。[3]第二步是將2個氦核聚合在一起,形成1個鈹原子核。問題是,鈹是不穩定的,在短短十億分之一秒內就會分裂。因此形成更重的原子核,如氧、鈣和鈉的途徑似乎被阻斷了。