蔣鐸
構成我們的物質從何而來，為何鐵元素是核聚變的終結者？
這個話題還是非常值得討論一下的，世間萬物包括地球上的動植物、微生物等生命體，岩石礦物、大氣層、水等非生命體，以及仰望星空看到的繁星、星系，等等這一切都源頭都是138.2億年前的那個奇點，經過漫長時間的演化，最終形成了各種各樣的物種，或者說不同的元素構成不同的物質。那麼本質出來了，只要去尋找元素從哪裡來就可以了。
宇宙大爆炸
按照目前的主流科學觀點，宇宙起源於138.2億年前的奇點大爆炸，經過漫長時間的膨脹演化，宇宙變成了我們現在看到的模樣。但是認識宇宙大爆炸的過程是曲折的，因為老一派物理學家不喜歡這樣的模型，一直以來宇宙都被認為是穩態的，既不膨脹也不收縮。
甚至愛因斯坦也深受這樣的思想影響，在他提出廣義相對論後曾用自己的場方程來研究宇宙演化的問題，最後得出一個沒有人願意看見的結論，那就是動態宇宙模型。為了消除這樣的影響，愛因斯坦在自己的方程中加入了宇宙學常數，讓宇宙重歸穩定。但是後來哈勃橫空出世，通過望遠鏡觀測到了宇宙紅移現象，這意味著這些星系都在遠離我們不斷的退行。愛因斯坦知道後來到哈勃工作的天文臺親自查看，最後又把宇宙學常數給去掉了，因為宇宙是在膨脹的。
在後來愛因斯坦的自轉中他曾評價過這件事情，認為這是自己一生中最大的錯誤。因此星系紅移現象成了宇宙大爆炸的一個證據，而後來發現的宇宙背景微波輻射，宇宙大爆炸後的一縷餘暉，被認為是第二個證據。
宇宙大爆炸的一秒鐘之內統一場開始分解為強力、電弱力和引力，質子、中子和中微子開始形成，隨著時間的推移質子和中子的比重開始下降，正負電子湮滅反應出現，在極高溫的反應下核聚變開始進行，生成氫、氦以及極少量的鋰，當然還有其它重元素，但是宇宙大爆炸之處主要的元素還是氫和氦。
元素生產機-恆星
恆星是宇宙中最重要、最常見的一類天體，它們的主要構成就是氫和氦，例如在銀河系中就有2000多億顆恆星，而宇宙中類似於銀河系的星系有2萬億個，當然這並不是我數出來的，是根據哈勃太空望遠鏡的深空場預估出來的。那麼最終宇宙中的恆星數量就是數不勝數了。
恆星在自身的引力塌陷作用下，在內核處形成了高溫高壓的環境，氫核在這樣的極端條件下，距離近了、運動速度變快了，最終碰撞融合的幾率也就高了，在某個臨界點“砰”的一聲核聚變就開始了。一般前期的核聚變對象主要是氫，氫核聚變最後生成氦，但是在恆星的後期隨著氦含量的增高，達到一定程度就會發生氦核的聚變，但是氦聚變生成碳氧元素過程很劇烈，這也就是大劉《流浪地球》中提及到的氦閃。
當然太陽這樣的黃矮星，核聚變的結局就是白矮星，主要是碳和氧構成的。但是當恆星質量較大的時候，核聚變會繼續進行，只要條件滿足就可以進行，因此碳氧元素可以繼續進行核聚變。
尤其是超大質量恆星演化到生命後期，一波超新星爆炸，那個瞬間的高溫高壓環境會生成比鐵更重的元素，但是一般這種情況很少發生。
為何把鐵元素稱之為核聚變的終結者？
目前已知宇宙中共有118個元素化學元素，世間萬物都是由這些元素構成的。恆星演化並不能把這些元素全部生成，一般認為只進行到鐵56，就很難再繼續核聚變下去了。
為什麼鐵-56這麼特殊哪？
在這裡要提到一個新的概念-比結合能，物質都是由微觀粒子構成的，原子內包含原子核和核外電子，原子核主要是由中子和質子構成，這些粒子僅僅的聚在一起，甚至那麼多帶正電的質子擠在一起，相斥的電磁力都沒有把它們分開，主要就是因為核子之間存在強相互作用。如果想要抵消這種力把核子分開，就需要提供很大的能量，我們把這種所需要的能量就稱為結合能。
用結合能除以核子總數最後得到的就是“比結合能”，而比結合能越大的原子，種子和質子的結合就更加的緊固，要想把它們分離需要非常大的能量。而在118種元素中鐵56的比結合能是最大的，這也就意味著鐵56是最穩定的。比鐵56更重的會核裂變成鐵56，而比鐵56更輕的就會核聚變成鐵56。總之鐵56就像是一座大山，兩邊的元素會更容易向它靠攏。因此有科學家提出過這樣的設想，在未來宇宙可能會趨向於變成“鐵”的世界。
總結
可以說構成這個宇宙的一切物質能量從根源上來講都源自於138.2億年前那個奇點，而隨著宇宙的不斷演化，一代恆星、二代恆星的不斷進行，宇宙中的元素含量也會不斷的變化，最終全部都趨向於鐵56。當然這種情況即使發生也是在很久很久之後，至少數百億年都不止。
屆時隨著太陽變成白矮星，地球被吞噬，人類如果僥倖延續到那個時代，就需要尋找新的家園了，銀河心中數千億顆恆星還是足夠我們選擇的，但前提是我們需要有足夠高的科技，這才有選擇的機會。
科學黑洞
構成我們的物質從何而來，為何鐵元素是核聚變的終結者？
這個問題不錯，涉及到了對宇宙的起源、發展演化、物質循環的系統性認知。從我們所生活的地球上的物體，再拓寬視野進入太陽系，然後是銀河系，再到更加廣袤的河外星系，共同組成了我們可觀測宇宙的一部分，而這些宏觀物體都是由微觀原子構成，而微觀原子又由於質子和中子的不同組合，形成了豐富多彩的物質世界。那麼，我們追根溯源，這些物質都是怎麼來的呢？
宇宙大爆炸－所有物質的起源
其實在人類剛開始探測宇宙的奧秘時，並沒有意識到我們的宇宙到底從何而來，直到科學家們相繼觀測到宇宙微波背景輻射時，應用現有理論體系根本無法進行合理解釋。後來，隨著哈勃利用天文望遠鏡長期觀測到目標星體與地球的距離在逐漸遠離，距離越遠的星系紅移現象越明顯，科學界才逐漸形成了宇宙逐漸膨脹的事實，然後以現在的時間點進行倒推，提出了現在的宇宙來源於最初質量無限大、體積無限小、能量無窮高的奇點大爆炸假說。
大約138億年前，在奇點大爆炸的瞬間，隨著巨大能量的釋放，宇宙空間呈現大暴漲，以指數級體積增長的方式奠定了原始宇宙的基礎。在大暴漲之後，能量在真空環境下發生衰變，逐漸產生質子、中子、電子、夸克等所有基本粒子。幾十萬年之後，通過真空衰變的長時間醞釀，質子和中子才慢慢地結合形成原子核，然後又過了幾十萬年，這些原子核和電子才進行了結合，從而誕生了宇宙中第一批中性原子，其中佔比最高的為氫、其次為氦，氫的比例可以達到90%以上，從而為宇宙中星體的誕生創造了最基本的條件。
恆星核聚變－接納大爆炸後產生的物質並且創造新物質
根據科學家推測，在宇宙奇點大爆炸之後的幾億年時間裡，星際空間中充斥著的物質主要是氫和氦等質量非常輕的氣體，宇宙中沒有一點光明。隨後，在星際氣體相互之間引力的作用下，這些氣體開始抱團，有些規模較大的氣團又相互聚合，形成原始星雲團。
這些星雲團與星雲團之間開始發生了比較明顯的引力擾動現象，促使一部分區域形成氣體密度更大的空間，從而可以吸聚更多的星際氣體，而且吸聚的速度越來越快，在氣體相互撞擊和引力壓縮的影響下，形成了溫度逐漸上升的核心區，恆星的“胚胎”逐漸登上了歷史舞臺，因此宇宙中最原始的一批恆星，是誕生於宇宙大爆炸之後5-6億年左右的。
當核心區積聚的物質規模達到一定程度，使得核心區溫度上升到700-1000萬攝氏度時，就會觸發之前吸聚大量氫元素的核聚變臨界點，核心區就會開啟氫元素的核聚變進程，從而拉開了恆星的序幕。之後，通過4個氫原子核聚變形成1個氦原子核、同時釋放若干光子和相應能量的鏈式反應，恆星內部持續進行著氫元素的消耗，而向外源源不斷地釋放著光子和能量。
維持恆星內部核聚變進程的主要因素在於內核的溫度，溫度的維持依賴著參與核聚變物質的不斷輸入，而恆星內核在核聚變的過程中，會向外產生一定的輻射壓，這個輻射壓在一定程度上阻止了恆星繼續從外界吸收星際氣體的能力，所以恆星的核聚變能夠進行到什麼程度，取決於在發生聚變前的原始質量。在聚變過程中，隨著氫元素的不斷消耗，內部溫度逐步下降，向外的輻射壓不足以支撐重力作用引發坍縮，而在坍縮過程中，恆星外層原來沒有參與核聚變的氫元素，補充進內核，從而又提升了內核的溫度和壓力，確保恆星內聚變的持續。可見，恆星之所以能夠維持相對穩定的形態，與輻射壓和重力相互之間的博弈有直接關係。
然而，當恆星質量較小時，在反覆的坍縮之後，外層也沒有多作的氫元素了，恆星內部的溫度就會逐漸降低，恆星的核聚變就會慢慢終止，此時恆星核聚變的產物就以氦為主，慢慢過渡到紅矮星行列。當恆星的質量較大時，可以維持內部核聚變溫度條件的物質基礎就比較雄厚，可以滿足支撐到氦到碳、碳到氧等等後續的核聚變條件。也就是說，不同質量的恆星，其最終核聚變的產生不盡相同，於是就相應地在產生氦、碳、氧、氖、鎂、硅、磷、硫、鐵之後完成恆星主序期的使命。
而一旦聚變形成鐵元素，因為其比結合能在所有元素中是最高的，其發生核聚變所釋放的能量要低於需要輸入的能量，無論恆星質量多大，都不能再引發後續的核聚變，聚變也到達了終點。
超新星爆發－推動更重元素的產生
當恆星在完成所有的核聚變之後，如果殘餘的質量仍大於錢德拉塞卡極限（1.44倍太陽質量），則恆星外殼的引力將會超過簡併壓，恆星發生劇烈收縮，使得內部某些區域的溫度和壓力迅速升高，電子簡併氣體中電子會被原子核俘獲，引發電子俘獲反應，進一步減小簡併壓，使得坍縮更為加劇。
另一方面，電子俘獲反應相應釋放一定量的伽馬射線（光子），使得區域溫度迅速升高，達到重新啟動核聚變的條件，不過這個核聚變是處於失控狀態的，會在局部區域產生高能量的激波向外層反彈，從而將恆星的部分組成物質從內向外與恆星本體剝離，引發超新星爆發，根據激波能量的大小，這種爆發持續的時間有長有短，也有可能短時間內就將恆星炸燬。
由於超新星爆發時溫度超高，可以達到1000多億攝氏度，所激發的超高能量可以釋放大量的高能中子，這些高能中子如果與其它同時被釋放的其它元素相結合，就會在高溫環境下形成比鐵元素更重的其它元素。
總結一下
通過恆星的這種從吸聚物質、核聚變、釋放聚變物質、合成新物質的週期性變化過程，從而形成了目前宇宙中豐富多彩的元素，而這些元素又作為其它恆星、行星、衛星以及星際塵埃的重要組成部分。因此，構成地球以及我們人體的所有物質，其元素來源即可以追溯到最初的宇宙大爆炸，也來源於這一區域上一任恆星的發展演化以及超新星的爆發，同時也是太陽系形成過程中對這些物質的吸聚和重組的過程。
優美生態環境保衛者
其實真是一個很好的問題，它主要涉及到宇宙大爆炸、恆星內部的機制以及超新星爆炸，我們可以按時間線捋一捋這個問題到底是咋回事。
宇宙大爆炸
話說，我們的宇宙起源於一次大爆炸。
這是目前主流的看法，主要的證據有宇宙微波背景輻射，氦丰度，以及哈勃觀測到的星系的退行。詳細點說，就是哈勃發現了宇宙裡的星系正在遠離我們，但是不是星系在動，而是它們所在的空間在膨脹，我們觀測就會感覺好像是在退行。如果把時間往回追溯，那宇宙最早不就是一個點？
從宇宙大爆炸出發，科學家不斷地完善宇宙模型。而按照目前的理論，宇宙大爆炸之後，1秒內特別精彩，如果總結一下就是：
空間：宇宙膨脹得超級快，在10^-33秒內，經歷100次加倍，空間變大為原來的10^30倍，這也被稱為大暴脹。
物質：一開始宇宙充滿能量，沒有任何物質，慢慢地，各種比原子尺寸小的粒子出現了，諸如：質子、電子、夸克等等
作用力：四大作用力也分離了出來，分別是：強相互作用力、弱相互作用力、電磁力，萬有引力。它們是萬物的粘合劑，如果沒有四大作用力的柞村，就不會有物質的存在，不會有太陽，更不會有地球和我們，宇宙萬物將成為一片散沙。
這些事情都發生在宇宙大爆炸的第一秒內，宇宙的溫度，密度都降了下來，在大概30萬年後，質子俘獲電子形成了中心的原子。
所以，我們宇宙當中，大量的元素都是氫和氦，這是前兩個順位的元素，原子核內的質子數都特別少，氫只有一個，而氦只有兩個。氫和氦的佔比超過了99%。那其他大號的元素到底從哪裡來呢？
恆星
而產生更大順位的元素就需要更強的外界作用才行，在宇宙大爆炸之後的5億年之前，宇宙是一片漆黑的，因為沒光源。宇宙中的主要成分就是一些氣態物質。這些氣態物質在引力下慢慢地形成了密度稍微高一些的氣體雲塊，然後再逐漸形成了恆星。所以，第一代恆星大概出現在宇宙大爆炸之後的5億年前後。
那恆星為什麼會發光呢？
這其實是因為核心內部有聚類的核聚變反應。
發現沒有核聚變反應前後，有可能會造成原子序數變大，說白了就是產生更高順位的元素。不過，恆星內部的核反應要比普通的氫核聚變複雜一下。主要是有兩種方式，
一種叫做：質子-質子反應鏈（簡稱P-P鏈），最終生成氦-4
另外一種叫做：碳氮氧循環，最終也是生成氦-4，其中碳氮氧以及少量氟在這個過程中會充當反應的催化劑。
這兩種反應是漢斯貝特等科學家提出來，並且得到了觀測的驗證。他們的理論還影響了粒子物理標準模型，並且獲得了諾貝爾獎，可以說是相當堅實的理論。
所以，恆星在主序星時期，會燃燒氫（核聚變），生成氦-4。質量不同的恆星，其實內部的情況或多或少有些差異，主要就是PP反應鏈多一點，還是少一點的問題。而之所以可以發生核聚變反應，是因為自身引力導致中心溫度升高，加上量子隧穿效應，最終達到了可以點燃氫的水平，就會發生核聚變反應。
元素煉丹爐&超新星爆炸
恆星在主序星時代結束時，會變成紅巨星或者超紅巨星。
這是因為由於質量的減少，自身引力減弱，導致引力無法與核心核聚變反應產生向外的壓力抗衡，所以會膨脹起來。我們以太陽為例來分析，就是下面這樣：
緊接著，恆星會繼續燃燒氦，然後是碳，氧等，發現沒有，開始有其他元素的出現了。大多數的恆星其實都停在了鐵元素之前，這是因為鐵元素太穩定了，它核聚變反應所需的能量比所釋放的能量還要多，這不是入不敷出了麼？所以，如果質量不夠大的恆星，一般來說說就會停在鐵之前。
如果質量足夠大，那恆星由於自身引力足夠大，還會繼續壓縮核心，溫度不斷升高，最終達到鐵核聚變反應的條件，然後發生超新星爆炸。
超新星爆炸由於能量巨大無比，就會可以合成順位在鐵之後的元素，宇宙中大號的元素基本上都來自於一場場超新星爆炸。
所以，我們可以來總結一下，
宇宙大爆炸之後，宇宙中主要的元素是低順位的氫和氦。
隨後，恆星出現了，他們是元素的煉丹爐，在恆星核心處可以合成鐵元素之前的元素。
而鐵元素之後的元素要依靠超新星爆炸的能量才能夠合成。
鐵並非是終結者，它只是很穩定，它的核聚變反應所需要的能量比反應產生的能量高，因此只有超新星爆炸才足以引發鐵的核聚變反應。
