絕大部分的物質(zhì)元素來源于恒星“大熔爐”，在66年前的一次未有期待的發(fā)現(xiàn)顛覆了天體物理學(xué)家對物質(zhì)元素來源的認(rèn)知。在66年前的一次例行觀測中，天文學(xué)家保羅·梅林將望遠(yuǎn)鏡對準(zhǔn)了坐標(biāo)鎖定的一片天空，望遠(yuǎn)鏡設(shè)置在加州帕薩迪拉的威爾遜山頂天文臺，堅(jiān)持不懈的觀測和意外收獲的幸運(yùn)使得梅林從一個遙遠(yuǎn)恒星發(fā)出的光線中發(fā)現(xiàn)了元素鍀的信號。

梅林的發(fā)現(xiàn)在當(dāng)時(shí)的天文學(xué)界引起了很大的轟動，這是天文學(xué)家未曾預(yù)料的發(fā)現(xiàn)。锝是一種不穩(wěn)定的元素，它在當(dāng)時(shí)被物理學(xué)家稱為“人造元素”，在恒星的物質(zhì)組成中發(fā)現(xiàn)了不穩(wěn)定的元素，梅林和當(dāng)時(shí)的物理學(xué)家感到十分吃驚，他們當(dāng)時(shí)認(rèn)為，如果在恒星形成時(shí)有任何鍀元素的產(chǎn)生，那么鍀元素最有可能轉(zhuǎn)換為其它的元素，諸如：釘或鉬。如果梅林發(fā)現(xiàn)的鍀元素是人造的，那么科學(xué)家就會假設(shè)在很久以前出現(xiàn)了“神明”或“大師”，他們用巧奪天工的方法創(chuàng)造了锝，但在恒星的煉獄制成了鍀元素，稀罕的锝元素是怎樣煉制的？

1952年5月2日，天文學(xué)家梅林在《科學(xué)》雜志報(bào)告了自己的重要發(fā)現(xiàn)，沒有聽信“神明”或“大師”的說法，梅林給出了恒星煉造重元素物質(zhì)的三種解釋，不僅破解了令人迷惑的觀測事實(shí)，而且打開了一扇重新理解宇宙起源的天窗。不是人類科學(xué)史上的每一項(xiàng)發(fā)現(xiàn)都會徹底改變?nèi)藗儗ψ匀皇澜绲目捶?，但梅林的科學(xué)發(fā)現(xiàn)簡潔而震撼人心，他的發(fā)現(xiàn)揭示了宇宙物質(zhì)元素起源的新圖景，在今日核物理學(xué)的研究中，科學(xué)家仍然聽到了這一偉大發(fā)現(xiàn)激起的“回響”。人們關(guān)心的第一個科學(xué)問題是物質(zhì)元素從何而來。在1950年代的早期，人們不清楚構(gòu)成宇宙的物質(zhì)元素如何產(chǎn)生，宇宙的萬事萬物-——包括我們的身體都有物質(zhì)元素組成，人們當(dāng)時(shí)持有一種常識性的認(rèn)識，所有元素產(chǎn)生于宇宙大爆炸。

第一批替代宇宙大爆炸起源說的理論由那個時(shí)代的一些著名科學(xué)家提出，例如：1967年諾貝爾物理學(xué)獎的得主漢斯·貝特，1957年馬克斯·普朗克獎杯的捧得者卡爾·弗里德里?！ゑT·魏茨澤克，1974年皇家獎杯的獲得者弗雷德·霍伊爾，但直到保羅·梅林的出現(xiàn)，還沒有一位科學(xué)家給出有關(guān)元素起源的令人真正信服的理論。

梅林的發(fā)現(xiàn)標(biāo)志了一個新科學(xué)領(lǐng)域的產(chǎn)生，恒星核合成理論成功地解釋了元素的來源，這一理論是研究元素或準(zhǔn)確地說來是研究原子核在恒星內(nèi)部如何通過核合成方式產(chǎn)生的過程。科學(xué)家在梅林發(fā)現(xiàn)的基礎(chǔ)上找到一條能夠準(zhǔn)確地解釋恒星內(nèi)部核合成元素如何形成的路徑，恒星核物理學(xué)正確解釋了梅林不同尋常的鍀元素發(fā)現(xiàn)。人們關(guān)心的第二個科學(xué)問題是在恒星中心如何進(jìn)行原子核的聚變反應(yīng)，在恒星內(nèi)部進(jìn)行了原子核的聚變反應(yīng)，這是從最簡單、最豐富的氫原子開始的，從氫原子合成了更重的氦原子，從氦原子和碳原子一路合成到鍀原子和比鍀原子更重的原子。

元素核合成的過程好似一環(huán)扣一環(huán)的鏈條，形成了從重元素到更重元素的“鏈?zhǔn)椒磻?yīng)”。天體物理學(xué)家在梅林發(fā)現(xiàn)锝的時(shí)代進(jìn)行了共同合作，他們創(chuàng)建了四種主要的核合成理論。1988年，瑪格麗特·伯貝格獲得了阿爾伯特·愛因斯坦世界科學(xué)獎，他在1957年發(fā)表了著名的“恒星內(nèi)的合成元素”論文。1999年，杰弗里·伯貝格獲得了布魯斯獎，1983年，威廉·富勒獲得了諾貝爾物理學(xué)獎，1974年，弗雷德·霍伊爾獲得了皇家獎杯，他們共同出版了書名為《B2FH》的專著，這本科學(xué)讀物迄今仍是人們了解恒星內(nèi)部核合成發(fā)生過程的經(jīng)典參考書。2006年，AL·卡梅倫獲得了漢斯·貝特獎，1957年，卡梅倫通過獨(dú)自的研究發(fā)表了題為“恒星內(nèi)部的核反應(yīng)和核起源”的研究論文。

（編譯：2018-5-30）