元素史

元素,是这个宇宙的关键层次:
1,只有元素才能表达多样性;
2,只有元素才能构筑复杂性结构。

元素的历史,不能仅仅局限于元素的起源,还要包括元素在其能量区间的构造作为,以及预测其在宇宙未来演化进程中的命运。这样才是元素的完整历史。

现象

元素史终归是我们构想的结果,而构想的出发点,是我们所能够观测到的现象。
最主要的现象是:各元素及其同位素的相对丰度。

迄今我们所能进行观测的对象1

  • 地球、月球、陨石;
  • 太阳系中其他可获得样品的行星、小行星和彗星;
  • 宇宙线粒子;
  • 太阳与其他恒星;
  • 气态星云
  • 星际介质。


    元素在上述对象中的丰度2:

    尽管对每一种具体对象的元素丰度测量,相互都或多或少有差异,但是仍然具有以下共同点:

  • 原子质量数A在100以下,元素丰度近似随A增大而按指数下降;100以上则下降平缓。这是大范围性质,细节上则出现一些例外特征如下;
  • D,Li,Be,B处出现丰度低谷,Be为极小;
  • Z在23~28之间时出现丰度高峰,Fe为极大;
  • Z在21以下时,A为4的倍数的元素相对邻近元素显著为多;
  • 偶数A的元素比奇数A的元素相对显著为多。
    这些特征,应该都是元素史的直接后果。

    理论

    最基本的认识:较重元素总是由较轻元素籍由核聚变而生产出来的。
    那么在这个视角下,恒星无非只是有质量物质因发生聚变而生产新物质所搭建的场所而已。

    1. 1. 前三者是通过直接测量,后三者是通过光谱间接测量。这里隐含的前提是:元素是可见的。
    2. 2. 引自N.N.Greenwood,A.Earnshaw,《chemistry of elements》

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