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第4章 金发姑娘1的宇宙元素起源(第6页)

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但他意识到,关键在于超新星炼狱内部不合常理的极端密度和温度,那些次序细节反而不重要了。

在这种极端条件下,在亚微观尺度下的原子核会疯狂地合成和分裂,直至合成和分裂的过程势均力敌时达成平衡,这种平衡只取决于每种原子核结合的牢固程度。

在这种热力学统计平衡的状态下,元素的相对丰度会逐渐稳定下来,不再变化。

此时被称作“冻结”

(freezeout)。

现在霍伊尔只要知道不同元素的丰度,以及那些元素的原子核结合得有多牢固,就可通过计算来验证他的假设了。

可惜,雷达工作把他困在了西苏塞克斯的荒野中,无法获得此类数据。

直到1945年3月,霍伊尔因为工作需要来到剑桥大学,在此遇到了奥托·弗里施。

这位奥地利物理学家最近刚从美国回来,此前他一直在新墨西哥州的洛斯阿拉莫斯的原子弹研制团队工作。

弗里施从书桌抽屉里拿出了一张由德国核物理学家约瑟夫·马托奇(JosefMattauch)精心编制的核数据表——这正是霍伊尔想要的东西。

在剑桥大学,霍伊尔还从图书馆借到了一本书,是由瑞士-挪威物理学家维克多·戈德施密特(Viidt)撰写的。

1937年,戈德施密特对宇宙的构成进行了开创性的研究,收集了来自地壳、太阳和陨石的元素数据。

在汇总表中,他标明了哪些元素比较常见,哪些比较稀有。

有了戈德施密特和马托奇的数据,霍伊尔就得到了自己所需要的一切。

据此,他计算了在不同的温度范围内、核热力学平衡(hermodynamicequilibrium)状态下各元素冻结时的相对丰度。

然后,霍伊尔发现他的预测奏效了:在20亿~50亿摄氏度的高温下,铜、镍、钴和铬的相对丰度与戈德施密特发现的元素丰度完全吻合,而这些元素也是现代文明赖以生存的物质构成。

霍伊尔欣喜若狂,他用定量的证据证明:铁族元素确实是在超新星中锻造的。

[57]“全人类都是兄弟,”

正如美国天文学家艾伦·桑达奇(AllanSandage)所说,“我们来自同一颗超新星。”

霍伊尔终于有了恒星锻造自然元素的证据,证明恒星内部能够达到必需的温度和密度。

他也确信恒星内部锻造的不仅仅是一些元素,而应该是所有元素。

要证明这一点,还有很长的路要走,现在最重要的是他有了证据,能证明恒星能够达到核合成(hesis)所必需的极端条件。

当时人们认为恒星不可能达到这样极端的条件,也导致伽莫夫错误地把大爆炸作为锻造元素熔炉的替代品。

究其原因,是由于英国天文学家亚瑟·斯坦利·爱丁顿(ArthurStaon)犯了一个本不该犯的错误。

爱丁顿曾在1919年证实了太阳引力引起的光线弯曲,同时证明了牛顿是错误的,并把爱因斯坦推为科学界的超级明星。

到了20世纪30年代,天文学家们猜测,星光是氢核聚变成氦的副产品。

[6]但爱丁顿猜测氦“灰烬”

会在恒星内部均匀地混合,逐渐稀释氢燃料,导致核反应熄灭。

在夜空中能看到的证据表明爱丁顿可能是错误的:像猎户座(Orioelgeuse)这样的红巨星(redgiant)非但没被熄灭,而且会释放出比太阳高1万倍的热量。

当霍伊尔初次见到雷·利特尔顿时,搞清楚这些恒星的异常引起了他的兴趣。

他们两人都意识到,如果恒星内部的氦“灰烬”

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