一直以來(lái)，都有一種說(shuō)法，那就是恒星的恒聚變反應(yīng)會(huì)一直到鐵為止就結(jié)束。這話看起來(lái)當(dāng)然沒(méi)錯(cuò)，但并不代表，核聚變到了鐵之后就不能進(jìn)行了。其實(shí)恒星也不是只能到鐵，在特大質(zhì)量恒星演化的晚期，其實(shí)恒星內(nèi)核中就會(huì)出現(xiàn)一些原子序數(shù)比鐵高的元素原子核，比如：元素鋅，只是含量很少很少而已。

核聚變反應(yīng)

因此，其實(shí)這里面還是有很多說(shuō)道。今天，我們就來(lái)簡(jiǎn)單的講一下這個(gè)問(wèn)題，科學(xué)家在研究具體的問(wèn)題時(shí)，常常會(huì)先對(duì)研究對(duì)象下一個(gè)準(zhǔn)確的定義。因此，我們也得先給“核聚變”下一個(gè)準(zhǔn)確的定義，具體來(lái)說(shuō)就是：

核聚變是原子核融合的核反應(yīng)，是指把兩個(gè)將兩個(gè)較輕的原子核結(jié)合成一個(gè)較重的原子核和一個(gè)極其輕的原子核（或者粒子）的核反應(yīng)。

我們最常見(jiàn)的就是氫彈的原理，一般都是用很輕的氫原子核來(lái)實(shí)現(xiàn)。

如果我們注意看反應(yīng)前后的生成物和反應(yīng)物，就會(huì)發(fā)現(xiàn)，整個(gè)反應(yīng)過(guò)程中，損失了一部分質(zhì)量，這部分質(zhì)量以能量的形式傳播了出來(lái)。所以，這個(gè)過(guò)程是一個(gè)對(duì)外釋放能量的過(guò)程。氫彈的轉(zhuǎn)化率是0.7%左右，但威力已經(jīng)十分巨大了。

這是因?yàn)檫@部分損失的質(zhì)量對(duì)應(yīng)的能量，是要通過(guò)愛(ài)因斯坦的質(zhì)能方程E=mc^2來(lái)等價(jià)，其中c^2的數(shù)值就達(dá)到了9*10^16，而m是損失的質(zhì)量，不管這個(gè)m有多小，乘以c^2這個(gè)因子都會(huì)是一個(gè)巨大的數(shù)字。

那么問(wèn)題來(lái)了，只要是核聚變，就能釋放出如此多的威力么？

實(shí)際上并不是，這也是這個(gè)問(wèn)題的關(guān)鍵。即使是在恒星當(dāng)中，為了引發(fā)原子序數(shù)更高的原子核的核聚變反應(yīng)，也需要通過(guò)引力提升溫度和壓強(qiáng)，來(lái)達(dá)到反應(yīng)條件。而且順位在鐵之前的元素原子核，原子序數(shù)越高，所需要反應(yīng)條件越苛刻。

那為什么會(huì)是“鐵之前的元素”？

最穩(wěn)定的原子核

這是因?yàn)殍F原子核最穩(wěn)定。這該如何理解呢？

在自然界有個(gè)趨勢(shì)，變化的過(guò)程基本上都是從高能量狀態(tài)流向低能量狀態(tài)，這就好像水往低處是一個(gè)道理。如果我們要在元素周期表中找到一個(gè)最穩(wěn)定的原子核，那這個(gè)原子核就是鐵原子核。

鐵原子核之所以最穩(wěn)定，是因?yàn)殍F原子的比結(jié)合能最高。

鐵之前的原子核的比結(jié)合能，基本上是隨著原子序數(shù)的提升，到達(dá)鐵時(shí)是最高的，然后這之后就會(huì)逐漸下降。

因此，在自然界中，鐵之前的元素原子核都會(huì)聚合的趨勢(shì)，鐵之后的元素都有裂變的趨勢(shì)，兩者其實(shí)都是釋放能量的過(guò)程。所以，原子彈雖然用的是核裂變反應(yīng)，但實(shí)際上威力也不少。其實(shí)整個(gè)過(guò)程中也損失了質(zhì)量，這部分質(zhì)量以能量的形式擴(kuò)散出去了。

超新星爆炸和中子星合并

要讓鐵原子核，甚至包括比鐵元素序數(shù)更大的原子核，發(fā)生核聚變發(fā)生反應(yīng)并不是可以。關(guān)鍵是，鐵原子核的反應(yīng)就需要吸收大量的能量，而釋放出來(lái)的能量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于吸收的能量，所以這是一筆賠本買(mǎi)賣(mài)，并不符合能量從高往低的趨勢(shì)。

要讓這個(gè)反應(yīng)進(jìn)行，就需要極為苛刻的條件，并且輸入足夠高的能量。這個(gè)過(guò)程在自然界這種現(xiàn)象是很少見(jiàn)，但并不是說(shuō)不存在。質(zhì)量是太陽(yáng)質(zhì)量8倍以上的特大質(zhì)量恒星在演化的晚期由于巨大的引力，就會(huì)促發(fā)鐵原子核的核聚變反應(yīng)，爆發(fā)超新星爆炸，同時(shí)產(chǎn)生大量的高順位的原子核，超新星爆炸的亮度甚至可以達(dá)到一個(gè)星系的亮度。

而這個(gè)階段過(guò)后，恒星的核心要么變成一個(gè)中子星，要么變成一個(gè)黑洞。而中子星是十分致密的天體，一勺子中子星物質(zhì)就要上億噸。而兩個(gè)中子星之間如果相遇，就會(huì)發(fā)生超新星的合并，這個(gè)過(guò)程同樣是十分劇烈的，一點(diǎn)不壓力超新星爆炸?？茖W(xué)家目前已經(jīng)能夠在地球上探測(cè)到中子星合并所產(chǎn)生的引力波了。

在中子星合并過(guò)程中，也會(huì)產(chǎn)生大量的原子序數(shù)高于鐵的元素原子核，其中我們熟悉的金元素和銀元素絕大部分都是通過(guò)這個(gè)方式產(chǎn)生的。

也就是說(shuō)，核聚變并不局限與鐵元素之前。

實(shí)際上，鐵之后的元素也是通過(guò)核聚變產(chǎn)生的，只是反應(yīng)條件很苛刻，所以很少見(jiàn)，在宇宙中的含量也很低。

而我們地球上的高順位的元素都是通過(guò)超新星爆炸和中子星合并而生成，后來(lái)，由于某些原因，這些元素被拋灑到了宇宙中，成為星云中的一部分。在地球形成過(guò)程中，在引力作用下，這些元素聚合到了地球上。

也就是說(shuō)，人體內(nèi)含有的元素，要么是宇宙初期形成的，要么原來(lái)是在恒星的內(nèi)核核聚變而來(lái)，要么是超新星爆炸而來(lái)，要么是中子星合并而來(lái)。它們的年紀(jì)都要超過(guò)45億歲以上，最年長(zhǎng)的氫元素其實(shí)達(dá)到了138億歲。