构成我们的物质从何而来，为何铁元素是核聚变的终结者？

人类生存于地球之上，地球这颗星球又与其他星球一起生活在宇宙之中，而宇宙又由物质构成，就像在细胞内有100多种化学元素，其中的氧、碳、氢、氮这四种元素占我们人体构成的96%，那么构成我们的物质从何而来?

追其根本，物质的起源其实就是宇宙的起源

关于宇宙来源于大爆炸的宇宙模型已经被证实了半个世纪，改变了我们对宇宙的概念。最初关于宇宙起源这个问题困扰了很多科学家。

首先是牛顿，众所周知牛顿提出了著名的万有引力定律，但是他依然不明白宇宙是如何诞生的，可以说这个问题困扰了他的一生，但是始终没有一个满意的答案。在万有引力定律的基础上，牛顿认为宇宙中的任何万物都在万有引力的作用下向中心聚拢，最后聚拢成一个点，但是这些天体被谁推动的，却无法解释。

直到爱因斯坦广义相对论的场方程提出，他发现宇宙是随着时间的流逝而发生膨胀，在他看来宇宙是静态的，是永恒的，因此爱因斯坦在这个场方程中加了一个宇宙学常数，换句话来说，只要这个常数进行合理的取值，那么宇宙就可以处于静态。

但是在当时有许多科学家不认同爱因斯坦的观点，他们则认为宇宙学常数应该去掉，宇宙就应该是膨胀，如果按照时间往回推演，宇宙的诞生是源于一个奇点。

在上世纪20年代的时候，哈勃突破了这一问题，由于他长期观测银河系的天体发现绝大多数的天体都在离我们远去，而且离我们距离越远，其速度就越快，这进一步说明了空间在膨胀，以致于这些天体也在远离我们，这是对于宇宙大爆炸这一问题的第一个观测证据。

随后在上世纪60年代宇宙微波背景辐射的发现以及氦元素丰度的确定让科学家们更加确信宇宙大爆炸的理论。目前根据普朗克卫星观测，我们知道了宇宙大约诞生在138亿年前，现如今宇宙中的物质粒子都是在宇宙大爆炸之后4分钟内形成的。

直到宇宙大爆炸后来的38万年，宇宙温度才下降到3000度左右，而宇宙也从粒子粥一样的混沌状态变得透明，光子开始在宇宙中穿梭，原子结构得以形成，而太阳系也形成于46亿年前。

氢元素位于元素周期表中的第一位，在宇宙中的含量要比其他的元素都要多得多。一颗恒星诞生之后，其成分主要都是氢元素，随着恒星内部温度升高，发生核聚变反应，而这个时候氢元素就会进行一系列的化学反应。核聚变的反应顺序大致为氢元素——氦元素——碳元素——氧元素——氖元素——镁元素——硅元素——铁元素……

恒星内部的核聚变反应

每颗恒星的内部都有极高的压力和温度，所以在恒星的内核可以发生核聚变反应，由于氢元素发生核聚变反应所需的要求是最低的，而且氢元素也是恒星的主要构成成分，所以在恒星内部，核聚变反应都由氢元素开始，产物为氦元素；

如果当恒星的内部温度达到1亿度时，那你氦元素将会开始聚变从而生成更重的元素，产物主要以碳和氧为主，同时还会有一些少量的氖元素；恒星内部温度再度升高，碳元素氖元素、氧元素开始发生聚变，最后的产物主要是硅元素，还有一些钙、硫等元素。

对于宇宙中的大部分恒星来说，当核聚变进行到这一程度之后将会膨胀为红巨星；对大质量的恒星来说，在演化的末期温度极高，最终就会引发硅元素的聚变反应，产物主要是铁。

而当恒星内部有铁元素产生后，恒星会变得不稳定起来，而聚变生成的铁元素会在大质量的恒星内部聚集，最终在内部形成一个铁核心，此时在恒星内部，核聚变反应不再对外释放能量，还会吸收外部能量，此时恒星的内部就会失去抵抗重力的能力，而恒星的体积也会急剧收缩，导致外部物质迅速坍塌，引发超新星爆炸，在这个过程中，还会形成原子序数大于铁的元素，但是这种情况一般不容易发生。

为什么铁元素是核聚变的终极者呢？

迄今为止，我们宇宙中已知的化学元素共有118个，世间万物都是由元素构成的，而元素是由恒星聚变产生的。但是恒星的演化却只能进行到铁56，就不会再继续核聚变，大家应该都知道物质都是由微观粒子构成，原子内包含原子核和核外电子，而原子核又是由中子和质子构成，这些各种各样的粒子聚在一起，甚至是带正电的质子聚在一起，再加上核子之间又存在很强的相互作用。

换句话来说，如果想要把这些核子分开，那么需要的能量则是巨大的，这种能量我们称作为结合能，“比结合能”则指的是结合能除以核子总数，比结合能越大的原子，其结合会更加紧固，要想把它们分离必须需要非常大的能量才可以。

在118种元素中，铁56的比结合能就是最大的，这说明了铁56是最稳定的，不会轻易被分开。我们可以理解成，如果比铁56更重的会核裂变成铁56，比铁56更轻的就会核聚变成铁56，总的来说就是铁56是这些元素的“首领”，两边的元素都会倾向它。