祖宗何处寻

我们尊敬父母,因为父母给与我们生命,抚育我们长大。我们也怀念祖先,不仅是因为我们的血脉从他们而来,我们也继承了他们建立的国家,物质文明和精神文明。
  作为人类,我们总想知道自己的发源地(现在认为是非洲),何时与其它的灵长类分道扬镳。
  再往前,从生物进化的顺序反回去,我们可以追溯到哺乳动物,到爬行动物,到两栖类动物,到鱼类,到脊椎动物,到软体动物,到腔肠动物,再到单细胞生物。
  再往前,我们还可以探索生命的起源,如何从地球上的简单分子演化出生命。
  再往前,我们还可以研究 我们的太阳系是如何形成的,地球是如何形成的。
  人类的好奇心永远是无穷无尽。那再往前呢?
  那就要考察组成我们的太阳系,我们的地球,和我们身体的元素是从哪里来的。这才是我们最根本的祖宗。没有这些元素,我们的地球无法形成,更不会有我们。有点悲哀的是,形成这些元素的祖宗已经去向不明。
  要知道这个祖宗的来历,就得从宇宙的形成说起。
  在那神秘的宇宙大爆炸之后,由基本粒子组成的高温高压的“粥”逐渐冷却,形成原子。这个时候宇宙的主要成分就是氢。由于这团粥里面微小的不均匀,浓度稍高的地方就开始把周围的氢气吸过来,使自己的质量增大,从而吸引更多的氢。这样,这些地方气体的浓度越来越大,最后形成星球。
  在这些星球内部,由于重力作用形成的巨大压力和随之而来的高温,热核反应发生了。4个氢原子(1)聚合变成氦(4)。(括弧里的数字是原子量,也即核子的数量)。这是个释能反应。我们的太阳就是依靠这个反应来发光发热的。
  如果星球的质量小于三个太阳的质量,反应到此就停止了。所以我们的太阳是造不出地球上除氦以外的各种元素的。组成我们身体的元素也不可能由太阳产生。
  如果星球的质量大于三个太阳质量,星球的内部就有更高的温度和压力,就可以进行“氦燃烧”。两个氦原子融合变成铍(8)。再加一个氦原子,就变成碳(12)。
  如果星球的质量大于8个太阳质量,碳还会“燃烧”。不过这不是化学反应,而是热核反应。每次加上一个氦。由于氦是以阿尔法粒子(脱掉电子的氦原子核)的形式加上去的,这个过程叫阿尔法作用。
  经过阿尔法作用,碳可以依次变成氧(16),氖(20),镁(24),硅(28)。
  如果星球的质量再大,大于11个太阳质量,这个过程还会进行下去,形成硫(32),氩(36),钙(40),鈦(44),铬(48),铁(52),直至镍(56)。
  所有这些步骤都是释能反应。星球内部也因此变得更热,有利于进一步反应的发生。
  到了这一步,原子已经达到最大束缚能。再进一步的反应就不再释出能量,而是消耗能量了。更重的元素只能在更重的星球内部,或超新星爆发时才能形成。这些重元素分裂时反而放出能量,这就是铀原子弹的工作原理。
  所以我们在地球上看见的石头(主要是硅酸盐)是我们的太阳系造不出来的。组成生物(包括我们自己)的主要元素碳,氧,氮,硫,磷,钙,都不是我们的太阳生产的。是过去比太阳大得多的星球死亡时,将这些元素喷洒到太空中,成为我们的太阳系形成的物质基础。所以我们随便拿起一块石头,那里面的元素都比太阳的年龄老。同样,我们身上的元素也比我们的太阳历史悠久。
  星球不是要把全部氢燃料耗净才死亡。热核反应主要在星球的核心进行(因为那里的温度和压力最高)。超新星爆发时,喷撒到周围空间的物质主要还是氢,可以再形成星球,再次燃烧。我们的太阳就是这样第二代或第三代星球。
  星球死亡以后,根据它们的质量,可以形成白矮星(原子破碎,但电子质子还在),中子星(电子和质子被压到一起变为中子)和黑洞(中子也不存在了)。
  那我们的祖宗现在是白矮星,是中子星,还是黑洞?它现在在哪里?
  别说祖宗,就是太阳的兄弟姐妹,现在也都不见踪影。星球一般是成团产生的,彼此的组成,质量,年龄都差不多。但环顾四周,已经看不见与我们的太阳类似的星球。据天文学家说,这个星团早被银河系的巨大引力扯开,成为一条环绕银河系中心旋转的弧线了。
  就是这样,天文学家还在寻找这些兄弟姐妹们。人类总是怕孤独啊!但我们的祖宗,恐怕是找不到了。因为他们不发光(黑洞),或极少发光(中子星或白矮星),所以很难观测到。 就是有办法观测到,也很难知道那就是我们的祖宗。
  更复杂的是,太阳系里面的尘埃(被认为是太阳和行星形成后的残留物,可以从它们来研究太阳系的起源)的组成和年龄并不相同,所以它们可能来自不止一个星球。   
  那我们的祖宗到底是谁?我们想谢你(因为没有你,就没有我们),也找不到地方啊!