阐述恒星的演化原因

2.宇宙的诞生

Orion星座的马头星云，黑暗的部分像马头

请看上图。这是著名的Orion星座“马头”星云。这个天体主要由尘埃及少数低温氢气构成，在它的后面是放出光亮的高温氢气云。“马头”星云就是在这一光亮背景上显示的影子画像。银河系中有不少类似马头星云的现象，它们都是由于银河恒星有一部分受到黑暗的裂痕或暗淡模糊的云遮盖而形成的。

下页左图显示的是遥远空间中的氢气。照片上有许多小黑点，它们是氢的气体块，预示着将要有恒星诞生。

下页右图的一对照片记录的是恒星诞生的实况。上面是1947年拍到的3个恒星群，下面是大约八年后再次拍照的。对比这两组照片发现，左边及下面的两个恒星开始成为双子星。这两个新的恒星就是由氢气在这八年的时间中生成的。

一角兽座玫瑰星云的一部分，小黑点是正要诞生的恒星

恒星诞生的记录照片。上面的是在1947年拍的，下面的是8年后拍的

另外一张是球状星云的照片。球状星云是宇宙中最古老的物质之一，诞生于55亿到60亿年前，同时也诞生了里面大约10万个的恒星。这些恒星都是由最初的尘埃或气体凝缩而成的。

元素生成的理论

关于元素的创生问题存在不同的理论。Gamow教授的理论是其中之一，他认为：所有的元素都是由60亿年前凝缩起来的中子气体诞生出来的。中子变成质子，又逐渐变成更重更复杂的元素，这一过程的完成比宇宙的诞生还要早30分钟。

下面是跟他不同的理论。

假定宇宙并非起源于中子，而是氢气。我们从两个氢原子核，就是两个质子出发。氢原子核在恒星的高温条件下会以相当高的速度互相撞击。两个质子通过撞击而结合在一起，其中一个质子放出一个正电子（质量与电子相同，只是电性相反，为正电荷）而成为中子。图上用希腊字母β加一个“+”表示正电子。

这样得到的粒子就是带有一个质子和一个中子的重氢原子核。重氢原子核还会与其他质子相撞击，释放出伽马射线而成为“氦3”，有两个质子和一个中子，质量为3。

猎犬星座的球状星团（M3）

氦3这种同位素是非常罕见的，比氦稍轻并不再获得质子。氦3之间会相互撞击而使两个氦3结合起来，同时放出两个质子而变换成常见的氦4的原子核。以上就是太阳或恒星能量的产生过程。太阳等恒星的光就是这种原子核在1000万摄氏度的温度下发生反应所产生的。但是恒星的内部温度会随着自身的收缩而不断上升。当恒星内部温度达到1亿摄氏度的时候，两个氦4的原子核，即阿尔法粒子，会以难以想象的高速度互相撞击，从而生成一种新粒子，就是铍的不稳定同位素，它拥有两个阿尔法粒子的质子和中子。这种粒子在地球上是不存在的。假定在地球上将其人工制造出来，它也会在极短的时间内分裂成两个阿尔法粒子。

无论什么时候，在恒星内部平均每10亿个阿尔法粒子中必定存在一个铍8的粒子。由此可知这种粒子在恒星内部是非常多的。它与阿尔法粒子（氦4的原子核）相撞而生成碳的原子核。

一般碳12容易吸收一个阿尔法粒子成为氧16，氧会再吸收一个阿尔法粒子而变成氖20。

这种过程永远不会停止，这样，恒星内部就会不断制造出许多种重元素。

黑点是粒子加速装置

直到这里，我们也没有把有关元素的问题彻底弄清楚。有很多疑问仍然没有找到答案，例如，为何锂存在于太阳表面，铁存在于许多恒星中，而它在地球上是相当不稳定的。

为了解决以上问题，我们还是首先观察一下太阳吧。用小型望远镜可以观察到太阳的黑点。随着太阳的自转，黑点也在移动。当它移到太阳的边缘时，我们从侧面观察，并由此发现黑点实际上是太阳表面（叫做日珥，Prominence）庞大的爆炸现象。我们可以通过日冕望远镜造出人造日食，从而拍下太阳红焰。

黑点的光谱显示它其实是一个强大的磁铁，能维持数小时到数天。这跟我们在地球上为加速电子而建造的电子加速器道理相同。

将电子送进加速装置后就可以在很短的时间内造出磁场。随着磁场的加强，电子会被加速，沿着圆轨道高速飞行。

太阳的黑点

放大的太阳黑点

如上所述，黑点中的磁场实质上就是天然的粒子加速装置。

其他恒星的黑点磁场可能比太阳的黑点磁场稍强一些。在恒星的磁场里，粒子可以得到一个非常高的速度，它们被加速以后还会造出锂、铍或硼等元素。这些元素在恒星中非常罕见，不过使用光谱仪分析，它们确实是存在的。

自然就是科学的蓝本

今天化学家们正在快马加鞭地研究宇宙的构造及化学的组成。需要做很多事情，连望远镜的日程都被排满了。巴罗马山200英寸大望远镜的工作计划已经排到很远的将来了。

今天我们使用电子望远镜作为研究工具。它通过收集恒星或星云辐射的电磁波，而并非利用可视光去直接观察恒星或星云。全世界第一座大型电子望远镜是在英国曼彻斯特建成的。后来，欧洲、（前）苏联、美国等也陆续建造了更大的电子望远镜。

太阳面的爆炸，红焰

我们发现人类在地球上的实验情况和遥远的恒星上所发生的现象是相吻合的，这让我们非常兴奋。例如，超铀的同位素锎245以55天的半衰期进行衰变，而现在的一些超新星（正在爆炸的恒星）发射的光也是以55天的半衰期减弱亮度的。对于这种情况，我们就可以用锎的衰变来解释为何超新星能够产生如此大的能量。

20世纪有过很多伟大的成就，如粒子加速器的发明，对原子核分裂的控制，控制原子核聚变的可能性等。但是在宇宙诞生后的几十亿年中，这些现象在太阳和恒星内部很早就存在了。

毋庸置疑，科学来源于观察和淳朴的好奇心。检讨理论，发现新现象，为了洞察宇宙的特性以及人类和环境的本质，我们会不断地回到大自然中去。

回顾元素周期表的历史，我们发现有许多推测错误以及好几次的修改。但是如果用新的眼光去观察的话，就会发现元素周期表经过一次又一次的修改，越来越趋向完整。今天所知道的元素都根据化学性质的关联性而被整理得很有规律。而且人们还可以利用元素周期表预言未知元素的化学性质。

各元素的名字的起源

关于元素的命名，除了习惯在大部分金属元素的后面加上-ium，并不存在特别的原理。

元素的化学符号一般都直接取自元素的名称，只有一部分取自拉丁文或现已不再使用的别名。

1814年，瑞典的化学家Berzerius提议用元素拉丁名的第一个字母作为该元素的化学符号，如果第一个字母相同就再加一个字母以便区别。这个方法后来被推广，成为决定元素化学符号的基准。不用拉丁文命名的新元素也采用这个方法确定化学符号。

Berzerius的提案使得单用化学式也可以进行计算，这种方法相当近代化。新的符号跟中世纪奇奇怪怪的符号不一样，可以用普通的铅字印刷，它们简单而且可以表示各元素固有的原子量，科学家们一眼就可看出发生的化学反应。

符号取其古拉丁文的9种元素：

钠Natrium（Na），钾Kalium（K），铁Ferrum（Fe），铜Cuprum（Cu），银Argentum（Ag），锡Stannum（Sn），锑Stibium（Sb），金Aurum（Au），铅Plumbum（Pb）。

钨和汞的符号取自别名Wolfram（W）和Hydrargyrum（Hg）。

一般来说，17世纪以前发现的元素都用古代语取名，之后发现的元素则不会拘泥于此，而是由发现者为其适当地命名。

下面是元素名和符号的由来。每一种元素都按以下顺序介绍：元素名，英文名，化学符号，非固体元素在常温下的物理状态，发现年代，发现者，元素名称的由来（有些元素的发现年代和发现者意见不太统一）。

1.氢，hydrogen，H，气体，1766年，Henry Cavendish发现，源自法文hy-drogenium（造成水的东西），燃烧可生成水。

2氦，helium，He，气体，1868年，PierreJanssen，EdwardFranklandNorman-Lookyer发现，源自希腊文helium（是在太阳的光谱中发现的）。

3.锂，lithium，Li，1817年，AugustArpvedson发现，源自希腊文lithos（石）。

4.铍，beryllium，Be，1797年，NicholasLouisVauquelin发现，源自含有它的矿物beryl。

5硼，borum，B，1808年，LouisJosephGay-Lussac，LouisJacquesThenard发现，源自化合物borax（硼砂）。

6.碳，carbonium，C，源自史前时代的拉丁文carbo（大炭）。

7.氮，nitrogenium，N，气体，1772年，DanielRutherpord发现，源自法文nitrogene（制造硝石niter的东西）。

8.氧，oxygenium，O，气体，1771年，Carl Wilhelm Scheele发现，源自法文Oxygene（制造酸的东西），当时氧被认为是酸的本质成分。

9.氟，fluorum，F，气体，1886年，Henri Moissan发现，源自矿物的fluorspar。

10氖，neonum，Ne，气体，1898年，William Ramsay，Morris W.Travers发现，源自希腊文neos（新）。

11.钠，sodium，Na，1807年，Humphry Davy发现，英文名源自它的原料soda（苏打），符号源自拉丁文natrium。

12.镁，magnesium，Mg，1808年，Humphry Davy发现，源自Magnesialithos（镁石），是古希腊的Magnesia地方出产的白石金属。

13.铝，aluminum，Al，1827年，Friedrich Wohlor发现，源自铝的化合物alum（矾），铝是从这个化合物中发现的。

14.硅（矽），silicium，Si，1824年，Jons Jackob Berzelius发现，源自拉丁文silex或silicis（燧石，就是二氧化硅）。

15.磷，phosphorum，P，1669年，Henning Brand发现，源自希腊文phosphoros（产生光）。

16.硫，sulphur，S，源自史前时代拉丁文sulphur。

17.氯，chlorum，Cl，气体，1774年，Carl Wilhelm Scheele发现，源自希腊文chloros（浅绿色），氯呈现带绿的黄色。

18氩，argonium，Ar，气体，1894年，Lord Rayleigh，William Ramsay发现，源自希腊文argon（懒惰者）。

19.钾，potassium，K，1807年，Humphry Dary发现，英文名源自potash（碳化钾，渗在木灰中），符号源自拉丁名Kalium。

20.钙，calcium，Ca，1808年，Humphry Dary发现，源自拉丁文calcis（生石灰=氧化钙）。

21.钪，scandium，Sc，1879年，Lars Frederick Nilson发现，源自scandinavia（斯堪的那维亚半岛）。

22.钛，titanium，Ti，1791年，William Mcgreger发现，源自希腊神话的巨人族Titan。

23.钒，vanadium，V，1830年，Nils Gabriel Sepstron发现，源自诺尔曼的爱和美的女神Vanadis。

24.铬，chromium，Cr，1797年，Nicholas Louis Vauquelin发现，源自希腊文chroma（颜色），因为用于颜料。

25.锰，manganum，Mn，1774年，Nicholas Louis Vauquelin发现，源自意大利文managanesn，是拉丁文中magnesius（有磁气的、迷音的意思）。

26.铁，iron，Fe，史前时代，元素名源自罗马名ferrum。

27.钴，cobaltum，Co，1737年，Georg Brandt发现，源自德文kobold（恶魔），被预测为铜的矿石，炼出来的却是钴，当时被认为是恶魔的恶作剧。

28.镍，niccolum，Ni，1751年，Axel Fredrik Cronstedt发现，源自德文Kupternickel（恶魔之铜）。

29.铜，copper，Cu，源自史前时代拉丁文cuprum或cyprium，罗马时代铜的主要产地是Cyprus。

30.锌，zincum，Zn，17世纪，源自德文zink。

31.镓，gallium，Ga，1875年，Lecoqde Boisbaudran发现，源自法国的古名Gallia（Gaul），镓虽然是金属，但在29.75℃时就会熔化。

32.锗，germanium，Ge，1886年，Glemens Winekler发现，源自德国国名Germany。

33.砷，arsenium，As，中世，源自希腊文arsenikon（黄色的颜料），希腊将砷的化合物三硫化砷用做颜料。

34.硒，selenium，Se，1818年，Jons Jakob Berzelius发现，源自希腊文selene（月），取自地球telluris。

35.溴，bromium，Br，液体，1825年，Awtoine Jerome Balard发现，源自希腊文bromos（恶心的臭味）。

36氪，kryptonum，Kr，气体，1898年，William Ramsay，Morris W.Travers发现，源自希腊文Kryptos（隐蔽的东西）。

37铷，rubidium，Rb，1861年，Robert Bunsen，Gustav Robert Kirchhopp发现，源自拉丁文rubidus（虹），使用光谱仪发现的元素，光谱呈红色线。

38.锶，strontium，Sr，1808年，Humphry Davy发现，源自矿石strontionite（取自苏格兰的Strontian）。

39.钇，yttrium，Y，1794年，Johan Gadolin发现，源自瑞典的城市ytterby。

40.锆，zirconium，Zr，1789年，Martin Heinrich Klaproth发现，源自含有它的矿石zircon。

41.铌，niobium，Nb，1801年，Charles Hazchett发现，源自希腊神话Tantalos的女儿Niobe，最初铌被叫做columbium，记号为Cb。到1844年左右，又取Tantalos为名，命名为钽tantalium。

42.钼，molybdaenum，Mo，1778年，CarlWilhelm Steele发现，源自希腊文molybdos（铅），钼是从被误认为铅的矿石中发现的。

43.锝，technetium，Tc，1937年，CarloPerrier，EmilioSegre发现，源自希腊文technetos（人造的），因为是第一个人造元素。

44.钌，Ruthenium，Ru，1844年，KarlKarlovich Klaus发现，源自Rossiya（俄罗斯），拉丁文是ruthenia。

45.铑，rhodium，Rh，1803年，William Hyde Wollaston发现，源自希腊文rhodon（玫瑰），某些盐呈现玫瑰色的关系。

46.钯，palladium，Pd，1803年，William Hydewollaston发现，源自1801发现的小行星Pallas。

47.银，silver，Ag，史前时代，元素符号源自罗马名argentum。

48.镉，cadmium，Cd，1817年，Friedrichstromeyer发现，源自拉丁文cadmia（异极矿），因为镉会跟异极矿在一起。

49.铟，indium，In，1863年，Ferdinand Reich，H.Theodore Richter发现，源自拉丁文indium（印度蓝，英文是indigo），使用光谱仪发现的元素，光谱呈现蓝色线。

50.锡，tin，Sn，史前时代，元素符号源自拉丁名stannum。

51.锑，antimony，Sb，中世，源自拉丁文antimonium，锑是可以用手摸得到的（金属物质），很可能因此而将其命名为antimony，anti（反对之意）加monium（抽象，或在游离状态），符号源自拉丁名stibium。

52.碲，tellurium，Te，1783年，Mullervon Reichenstein发现，源自地球的拉丁名telluris。

53.碘，iodium，I，1811年，Bernard Courtois发现，源自希腊文iodes（紫色）。

54氙，xenonum，Xe，气体，1898年，William Ramsay，Morris W.Travers发现，源自希腊文xenos（不太见惯的东西）。

55.铯，caesium，Cs，1860年，Robert Bunsen，Gustav Robert Rirchhott发现，源自拉丁文caesius（青色），在光谱仪光谱的青色线中发现。

56.钡，baryum，Ba，1808年，Humphry Dary发现，源自含它的矿石barite（重晶石），barite源自希腊文barys（重）。

57.镧，lanthanum，La，1839年，Carl Gustav Mosander发现，源自希腊文lanthanein（隐藏着）。

58.铈，cerium，Ce，1803年，Martin Heinrich Rlaproth，Jons Jakon Rerzelins，Williamvon Hisinger发现，源自1801发现的小行星ceres。

59.镨，praseodymium，Pr，1885年，Carl Auervon Welsbach发现，源自希腊文的prasios（绿色）和didymos（学生），因为盐本来是绿色而被误认为是钕。

60.钕，Neodymium，Nd，1885年，Carl Auervon Welsbach发现，源自希腊文neo（新）及didymos（学生），钕和镨是从以前被叫做didymium的物质中分离出来的，被误认为像镧那种单一元素。

61.钷，promethium，Pm，1947年，J.J.A.Mrinsky，L.E.Glendnin，G.D.Coryell发现，源自希腊神话中从天上偷盗火种给人类的巨人族Prometheus。

62.钐，samarium，Sm，1879年，Lecoqde Boisbaudran发现，源自samas-kite石，矿石名取自俄罗斯的矿水技师Samalski。

63.铕，europium，Eu，1901年，Eugene Demarcay发现，源自Europe（欧洲）。

64.钆，gadolinium，Gd，1886年，Lecogde Boisbaudran发现，源自芬兰的稀土类化学家Johan Gadolin。

65.铽，terbium，Tb，1843年，CarlGustav Mosander发现，源自瑞典的城市ytterby。

66.镝，dysprosium，Dy，1886年，Lecoqde BoisbaudRan发现，源自希腊文dysprositos（难于到达）。

67.钬，holmium，Ho，1879年，PerTheodor Cleve发现，源自Stockholm的拉丁名Holmia。

68.铒，erbium，Er，1843年，CarlGustav Mosander发现，源自瑞典的城市ytterby。

69.铥，thulium，Tm，1879年，Per Theodore Cleve发现，源自斯堪的那维亚北部的古名Thule。

70.镱，ytterbium，Yb，1878年，Jean Charles Gallissardde Marignac发现，源自瑞典的城市ytterby，在那里发现了许多稀土类元素。

71.镥，lutetium，Lu，1907年，Georges Urbain发现，源自巴里的古罗马名Lutetia。

72.铪，Hafnium，Hf，1923年，DirkCoster，Georgron Hevesy发现，源自哥本哈根的Hafnia。

73.钽，tantalum，Ta，1802年，Anders Gustav Ekeberg发现，源自希腊神话中Tantales名，因为难于把它单离出来，Tantalus是大神Zeus的儿子，Niobe的父亲，被惩罚立在深达下腮的水中，可以通过喝水使水退下。

74.钨，tungsten，W，1783年，d′elhujar兄弟发现，源自瑞典文Eungsten（重的石头），符号源自别名wolfram。

75.铼，rhenium，Re，1925年，Walter Noddack，IdaTacke，Otto Berg发现，源自拉丁文Rhenus。

76.锇，osmium，Os，1804年，Smithson Tennant发现，源自希腊文osme（味）。

77.铱，iridium，Ir，1804年，Smithson Tennant发现，源自拉丁文irdis（虹），因其某种化合物发出多种色彩。

78.铂（白金），platinum，Pt，20世纪16世纪，源自西班牙文platina（银）。

79.金，gold，Au，史前时代，符号源自古罗马名aurum。

80.汞（水银），mercury，Hg，液体，史前时代，水星得名，它的另一个名字是guicksilver，元素符号源自希腊文hydrargyrum-hydros（水）+argyros（银）。

81.铊，thallium，Tl，1861年，William Crookes发现，源自希腊文thallos（新生的树枝），因为光谱线呈现很亮的绿色。

82.铅，lead，Pb，史前时代，元素符号源自拉丁文名plumbum。

83.铋，bismuthum，Bi，中世，由德文Bismuth，可能是源自含有它的Weisse Masse（白色块状物质）。

84.钋，polonium，Po，1898年，Curie夫妻发现，源自Curie夫人的故国Poland（波兰）。

85.砹，astatium，At，可能是固体，1940年，Emilio Segre，DaleR.Corson，R.R.Mackenzie发现，源自希腊文astatos（不稳定）。

86.氡，radon，Rn，气体，1900年，FriedrickErnst Dorn发现，源自镭radium加稀有气体元素通用的后缀on，氡是镭衰变的产物，本身也有放射能，一段时期被称为niton（发亮），记号为nt。

87.钫，francium，Fr，1939年，Marguerite Perey发现，源自France（法国）。

88.镭，radium，Ra，1897年，Curie夫妻发现，源自拉丁文radius（光线），因为它会放出射线。

89.锕，actinium，Ac，1899年，Andre Debierne发现，源自希腊文aktis（光线），因为它会放出射线。

90.钍，thorium，Th，1828年，Jons Jakob Berzelius发现，源自矿石thorite，矿石名取自诺尔曼的雷神Thpr。

91.镤，protactinium，Pa，1917年，Otto Hahn，Lise Meitner，Frederic Soddy，JohnA.Cranston发现，源自proto（最初）和Actinium，因为它可以衰变而成为锕。

92.铀，uranium，U，1987年，Martin Heinrich Rlaproth发现，源自天王星名。

93.镎，Neptunium，Np，1940年，Edwin M.Mc Millan，Philip H.Abelson发现，源自海王星名。

94.钚，plutonium，Pu，1940年，Glenn T.Seaborg，Edwin M.McMillan，A.C.Wahl，J.W.Kennedy发现，源自冥王星名。

95.镅，americium，Am，1944年，Glenn T.Seaborg，PalphJames，Leon Morgan，Albert Ghiorso发现，源自America（美国）。

96.锔，curium，Cm，1944年，Glenn T.Seaborg，PalphJames，Leon Morgan，Albert Ghiorso发现，源自Curie夫妻。

97.锫，berkelium，Bk，1949年，Glenn T.Seaborg，Stanley G.Thompson，Albert Ghiorso发现，源自加州Berkeley。

98.锎，californium，Cf，1950年，Glenn T.Seaborg，Stanley G.Thompson，Albert Ghiorso，Kenneth Street，Jr.发现，源自发现它的加州大学名California。

99.锿，einsteinium，Es，1952年，加州大学Lawrence射线研究所，Argonne国立研究所，Los Alamos科学研究所三个单位发现，源自爱因斯坦博士Albert Einstein。

100.镄，fermium，Fm，1953年，发现锿的三个单位发现，源自Enrico Fermi。

101.钔，mendelevium，Md，1955年，Albert Ghiorso，Bernard G.Harvey，GregoryR，Choppin，Stanley G.Thompson，Glenn T.Seaborg发现，源自Dmitri Mendeleev。

102.锘，nobelium，No，1958年，Albert Ghiorso，T.Sickkelpnd，J.R.Walton，Glenn，T.Seaborg发现，瑞典的诺贝尔研究所于1957年发现它并发表，将其命名为nobelium。加州大学Lawrence射线研究所再次做此实验时没有成功，第二年才造出原子序数为102号的元素。因此，Lawrence射线研究所不承认Nobelium这个名称。

103.铹，Lawrencium，Lr，1961年，Albert Ghiorsv，Toribjrn Sickkeland，A Almon E.Larsh，Robert M.Latimer发现，源自Ernest O.Lawrence。