科学宇宙如何使我们的生存成为可能？( 二 )
我们需要的第一个成分是生命所需的元素：组成周期表的各种原子 。 当我们详细查看地球和太阳系中的其他物体（包括掉落到地球上的陨石）时 ， 我们可以确定哪些元素以哪种比例存在 ， 其中包括生命所需的所有元素 。
然后研究宇宙 ， 包括：
大质量的恒星
超新星事件 ，
太阳般的小恒星 ，
像白矮星和中子星这样的恒星残留物 ，
宇宙射线 ，
甚至是大爆炸本身
我们可以确定每个元素的大部分来自何处 。因此 ， 为了使人类能够生存的宇宙 ， 我们可以得出结论 。
本文插图
图注：上面的这张图详细描述了元素周期表的元素及其来源 。锂来自三种来源的混合物 ， 但事实证明 ， 一个特定的通道（经典新星）实际上可能负责那里的所有锂（?80％+） 。
也许令人惊讶 ， 答案是所有这些 。 只是 ， 您无法立即获得它们 。
如果我们的宇宙始于炽热的大爆炸 ， 那么产生的唯一元素就是氢、氦和一小撮锂（元素3） 。 没有其他的 。原因很简单 ， 但有局限性：在最早、最热的阶段 ， 您拥有大量高能的质子和中子 ， 但是您还有足够的光子或光粒子 ， 以至于任何时候质子和中子结合在一起 ， 光就进入了 并将它们分开 。
只有宇宙膨胀并充分冷却后 ， 质子和中子才能结合在一起形成较重的元素 ， 这需要时间 。 但是到那时 ， 物质的密度和能量已经大大降低 ， 以至于排斥两个氦原子的电力是如此之强 ， 粒子无法克服它 。 我们可以在“大爆炸”中制作最轻的元素 ， 但不能制作更重的元素 。 对于这些 ， 我们必须等待很长的时间：要形成恒星 。
本文插图
宇宙需要足够甚至数亿年的时间才能冷却下来 ， 万有引力将足够多的物质吸引到各个位置 ， 从而首次触发恒星的形成 。 为此 ， 宇宙需要：
天生就有微小的瑕疵 ， 有些地区的物质比其他地方多 ，
足够冷却 ， 以便可以从电离的原子核和自由电子中形成稳定的原子 ，
将足够多的物质吸引到一个地方 ， 以便气体云可以坍塌形成恒星 ，
并使坍缩的物质散发出足够的能量 ， 以使核聚变可以开始在恒星的核中发生 。
第一部分是宇宙通货膨胀的主要证据之一 。 第二部分是我们看到的宇宙微波背景的来源；第三是需要花费所有时间（数千万至数亿年）的事情；但是第四是挑战 。
为什么？
【科学宇宙如何使我们的生存成为可能？】因为通常 ， 气体冷却形成恒星的方式涉及通过气体中的重元素辐射出能量 。 如果没有这些冷却剂 ， 唯一的冷却方法是通过氢气辐射 ， 效率极低 。 结果 ， 宇宙中最早的恒星被天文学家称为第三星族星 ， 与我们今天形成的恒星有很大不同 。
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平均而言 ， 每当新星形成时 ， 宇宙就会形成一些大的、重的、块状的蓝色恒星 ， 但平均新星很小：大约占太阳质量的40％ 。 但是 ， 由于缺少重元素 ， 因此 ， 第三星族星的平均恒星应该是太阳质量的10倍 ， 这意味着它们都寿命很短 ， 并且可能在超新星爆炸中死亡 。
从某种意义上讲 ， 这非常不错 ， 因为超新星不仅会产生大量的重元素 ， 而且还会导致中子星的形成 ， 然后中子星可以自身融合在一起以产生所有重元素：碘 ， 金等元素 ， 铂和钨 。 这些第一批恒星很重要 ， 它们制造超新星的事实也很重要 。
但这也带来了挑战 ， 因为这些早期的恒星团中只有一点点物质 ， 而超新星则以令人难以置信的猛烈速度将物质排出 。 如果您进行数学运算并加起来“形成第一颗恒星需要多少材料” ， 然后将其与“超新星弹出材料的速度有多快”相比较 ， 就会遇到难题 。
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