四、恒星的一生
　　恒星也有着“生老病死”的轮回。
　　恒星诞生于由氢、氦和其它星际物质组成的云雾状物质团，这样的物质团在宇宙空间里有很多，它们被称为“星云”。在引力的作用下，星云向中心收缩，造就了恒星的诞生。
　　太阳是一颗已经诞生了50亿年的恒星，虽然已有50亿年高龄，但是对于太阳来说它还依然年轻。因为太阳还能保持这种状态至少40亿年，在这90亿年的寿命中，太阳的发光比较平稳，这个阶段的恒星被称为“主序星”。
　　40亿年后，90亿岁高龄的太阳将步入晚年。晚年太阳的中心将点燃另一个反应：氦参与到聚变中来，制造出锂、铍、硼和碳。于是太阳开始急剧升温，体积开始快速膨胀。这个阶段的恒星叫做“红巨星”。
　　这次膨胀将是十分惊人，目前太阳的半径是70万公里，太阳到地球的距离是1.5亿公里，两者比例是1:200。成为红巨星以后太阳膨胀的结果将使其半径增长200倍。也就是说，那时候的太阳将“触手可及”，当然那时候已经不再有人类来触摸太阳。地球的命运将是这样的：首先生物全部灭绝；接着大气全部逃到宇宙空间，海水也全部蒸发成气体并逃逸；然后岩石熔化，地球成为液态；接着地球被气化为气态；最后地球被太阳吞没，地球上的所有物质成为太阳的一部分——在此以前，水星、金星已经先被吞没。
　　氦反应只能进行10亿年，到那时候太阳将因为“能源不足”而熄灭。临近熄灭的太阳将会经历一个体积反复膨胀和收缩的阶段，亮度也会发生周期性变化，这个阶段的恒星被称为“脉动变星”。
　　熄灭后的太阳体积将缩小，其中心的碳元素将在高温高压下变成一颗像地球一样大的金刚石——也就是钻石。尽管它已经不再制造热量，但是由于自身温度高，它还能继续发光，直到它彻底冷却。这个状态的星球叫做“白矮星”，其实是恒星的“尸体”。
　　成为白矮星的太阳虽然体积只有地球这样大，但是其质量依然足够大，它的引力还能吸引着火星、木星、土星、天王星、海王星它们继续绕转。
　　质量比太阳大8倍以上的恒星会用另一种方式来结束自己的一生。随着中心核反应的不断升级，恒星中心温度和压力也在不断提升，对于整个恒星来说，就表现为它的体积在不断地膨胀。这样的恒星，它的体积可以充满从水星到冥王星的空间，也就是说一颗恒星比整个太阳系还要大，我们称之为“红超巨星”。红超巨星的中心会不断地有更大的元素参与到聚变中来并且制造更大的元素，直到一个关键的元素出现——铁。
　　在这里首先要弄清核反应与能量的关系。我们知道铀原子裂变为更小的原子时放出巨大的能量（原子弹和核电厂就是对这个能量的利用）。而氢原子聚变成更大的原子时也会放出巨大的能量。为什么聚变和裂变都会放出能量？这与质子和中子（统称核子）的结合能有关，有兴趣的读者可以查阅一下“平均结合能”这个概念。粗浅地说，就是比铁小的原子在结合成更大的原子时放出能量，比铁大的原子在分裂成更小的原子时放出能量。这就意味着，如果让铁元素参与聚变，它非但不会放出能量，反而会吸收能量。
　　当红超巨星中心的温度和压力大到足以让铁元素也参与反应时，这颗恒星就走到了生命的终结。铁元素吞噬了能量，导致恒星中心降温、失压。这是一次真正的“釜底抽薪”，原来不断膨胀的恒星此时会突然暴缩。周围的物质开始“自由落体”向中心掉落——这个自由落体比地球上要快得多，因为恒星的引力比地球大得多。最后它们在中心造成大挤压，产生无法描述的温度与压力。就在这一瞬间，无数物质同时发生核聚变反应，恒星因为温度增长过速而爆炸，以一个辉煌的形式彻底瓦解。也就在这一瞬间，元素周期表上的所有元素被制造出来，并且被抛散到宇宙空间。
　　这个爆炸被称之为“超新星爆发”，它的亮度是爆炸前的100亿倍以上，以至于地球人可以在白天用肉眼看到它。我国宋仁宗至和元年（1054年）有过一个“客星”的记载，说天上有一位客人经过，其亮度白天清晰可见，整整照耀了我们23天。那就是一次超新星爆发，经过将近1000年，它抛散出来的物质不断扩散形成了今天的“蟹状星云”。
　　超新星爆发除了将大量物质抛撒出去以外，其中心还有一部分物质被压缩成致密的中子星或黑洞。这是因为爆炸的瞬间除了对外有压力以外，对内也有压力。中子星是物质被压缩的结晶，其致密程度可以达到每立方厘米1亿吨以上，黑洞的密度比这更高。中子星和黑洞都是大恒星的“尸体”。
　　我们应该感谢这样惊天动地的“播种”，因为这样才能将生命必需的碳、氢、氧、氮、磷、硫送出恒星。我们每一个人都曾经是恒星的一部分；是天地间最辉煌的爆炸将我们送出恒星，又让我们成为星云的一部分；进而在引力的作用下，星际物质凝聚成星球，我们又成为了地球的一部分；最终在种种条件下我们成了生命的一部分。
　　一颗红巨星以爆炸的形式结束了它的一生，它制造出来的元素究竟有多少呢？对于这颗曾经的恒星来说，制造出来的重元素（除氢、氦以外的元素）大约占万分之一，对于整个宇宙来说，其比例可以忽略（因为宇宙中有太多的物质根本没有组成恒星）。尽管抛散出去的星际物质还可以继续形成恒星，继续进行造物的征程，但是其“产品”对于整个宇宙来说还是太少。我们今天的宇宙，其成份和原始宇宙一样，氢占75%、氦占25%，其它元素可以忽略。
　　这么少的重元素弥漫在星际空间，有可能组成生命吗？当然不可能！不过，宇宙还有一个机制，它虽然不能提高重元素在宇宙中的比例，但可以提高它们在局部区域的比例。宇宙是怎样做到的呢？请看下一讲：《宇宙之筛》。