哈勃空間望遠鏡拍攝的侏儒星云，這是一團船底座 η 核合成過程中產(chǎn)生的物質(zhì)云,。這顆恒星已近生命終點，正在吐出云團,。在一百萬年間,，它會成為一顆超新星，并在一次極為壯觀的高能爆發(fā)中向宇宙空間拋射物質(zhì),。

在嬰兒期,，我們的宇宙擁有的唯一元素是氫，這是一種最簡單的元素——靠它幾乎不足以形成什么有趣的東西,，如行星或人類,。隨著宇宙逐漸冷卻，每個單一質(zhì)子都會得到一個帶負電荷的電子并成為氫原子,，宇宙中大約 92% 的原子是氫,。剩下的大多聚合成了氦以及極少量的鋰和其它輕元素。在那個時候,，由于過份寒冷,，其它元素無法形成，宇宙進入了一個持續(xù) 3.8 億年的黑暗時代,。

隨著宇宙的擴張和冷卻,，引力開始發(fā)生作用。星系結(jié)合起來,，很快第一顆恒星開始發(fā)光,。最初，光僅由恒星的體重決定：當一顆恒星在它自身的重量下坍縮時，氫堆積在一起,，這會導致它變熱,，這就如同你把油灰攥在手心。憑借它自己,，引力只能讓這些恒星保持發(fā)光數(shù)百萬年,，但這已足以讓這些恒星的核心變熱，并使核聚變煉金術(shù)開始,。

實際上,，這些聚變反應(yīng)以許多令人震驚的方式發(fā)生著。聚變不是兩個原子核的簡單聯(lián)合,。在大多數(shù)恒星內(nèi),，氫原子核無法靠近到足以發(fā)生聚合。

一對氫原子核靠得越近,，正電荷的互相排斥就越強烈,。但是因為原子核是一種量子物體，因此它們不需要通過靠得足夠近的方式來發(fā)生聚變,，而只需要靠近到適當?shù)某潭?。然后一種被稱為量子隧穿的效應(yīng)就會接管。此刻兩個原子核幾乎接近到足以發(fā)生聚變,，而一下刻它們就突然結(jié)合在一起了,。這就好比原子核沒有足夠的能量來打開門走過去，但是它們偶然會用瞬間移動來穿越墻體,。

但是即便是這種量子魔法也不足以使一顆恒星成功,。因為不僅僅是要發(fā)生聚變，還需要產(chǎn)生足夠穩(wěn)定的物質(zhì),。由兩個質(zhì)子聚合成的氦-2（包含兩個質(zhì)子,，但不包含中子），是極端不穩(wěn)定的,，它常會分解回兩個單獨的質(zhì)子,。但是存在有萬分之一的機會，其中一個質(zhì)子會轉(zhuǎn)變?yōu)橹凶?，使原子變成氘,，一種穩(wěn)定的氫同位素。氘和氫可以聚合成穩(wěn)定的氦,，并釋放出巨大的能量,，開啟神奇的恒星創(chuàng)世序幕。

從氫到其它元素,，每一步轉(zhuǎn)變都依賴于罕見的天體與量子過程,。從原初物質(zhì)到我們?nèi)祟?，充滿了僥幸。

對于小型恒星來說,，氫是它們唯一的燃料,；燃料耗盡后，它們就陷入黑暗,。但當首批恒星中最大的把它們的氫轉(zhuǎn)變成氦后,，它們的燃燒方式就不同了。當這些大恒星停止氫聚變后,，它們的內(nèi)部壓力開始下降,，引力使它們再次坍縮，而它們的核心溫度就會再次升高,。當它們核心的溫度達到一億 K 時,，氦開始聚變?yōu)殁敚ㄒ环N原子核中擁有 4 個質(zhì)子的元素），而鈹和氦聚合為碳（6 個質(zhì)子）,。地球生命的元素中心開始在熾熱的恒星心臟處形成,，盡管這些碳還需要經(jīng)歷漫長的旅程才能成為我們的一部分。碳聚變成為氮和氧（分別擁有 7 個和 8 個質(zhì)子）,，又產(chǎn)生了兩個生命必須的元素,，而從它們開始，經(jīng)歷一連串的聚變反應(yīng)后,，最終形成鐵（26 個質(zhì)子）,。

將鐵聚變?yōu)楦氐脑夭荒墚a(chǎn)生更多的能量，而較輕的元素聚變則然——鐵如果聚變,，它會吸收能量，但這實際上是件好事,。假如元素會無止境地聚變成較重元素,，那第一批恒星就會無休止地聚變下去，直到變成中子星,，那是一種巨大的不可分化的原子核物質(zhì)球體,。因為鐵的聚變實際上會冷卻恒星的核心，所以聚變的鏈條關(guān)閉了,。聚變停止后,，第一批大質(zhì)量恒星最終在它們自身的重量下坍縮，引起的便是超新星爆發(fā),。這些恒星的外層富含碳,、氮和氧，它們被拋入星際空間,，而只有它們的核發(fā)生了再次坍縮,，成為了中子星,。

長久以來人們一直以為恒星的聚變和超新星足以產(chǎn)生我們周圍的所有元素。但是現(xiàn)在我們知道,，其它還有一些奇特的過程在此間扮演了關(guān)鍵的角色,。最近的研究顯示，那些稀有的重金屬,，如金,，其大部分是在兩顆中子星的碰撞過程中產(chǎn)生的。地球上所有的金子似乎都是由這樣的一次碰撞產(chǎn)生的,。

從氫到其它元素,，每一步轉(zhuǎn)變都依賴于罕見的天體與量子過程。從原初物質(zhì)到我們?nèi)祟?，充滿了僥幸,。在這個鏈條上的每一個環(huán)節(jié)都不僅僅是可能性極小，而且在物理學上也是極端敏感的,。假如結(jié)合質(zhì)子的強互作用力再高僅僅 2 個百分點,，那氦-2 就會變得穩(wěn)定。聚變發(fā)生得會更為容易,，因此第一代的熾熱高密度恒星就不會出現(xiàn),。改變這一過程中的任何一部分，宇宙就會變得非常不同,，而我們也可能就不會存在了,。

這就是有時候會被人提及的所謂“精準宇宙”理念，這一理論認為,，生命的存在依賴于象恒星核聚變這樣的現(xiàn)象以正確的方式發(fā)生,。它引發(fā)了關(guān)于宇宙起源的神學爭論，當然另外一些人持的觀點則完全相反,。不論怎樣,，有一件事是清楚的：是我們讓宇宙變得顯而易見。我們所有及所見的一切都是氫,，它們在引力和時間的鉗鍋中誕生,。