http://www.sciencehuman.com 科学人 网站 2017-03-
巴人论评：
“原始锂问题”（primordial）对大爆炸学说是个致命冲击在下面所参考相关报道文章中提到，大爆炸学说认为，“最基本的元素都是在宇宙大爆炸三分钟之内形成的。早期宇宙如同一锅由等离子体组成的滚烫浓汤，而在它膨胀、冷却的过程中，大部分等离子体凝结成了氢原子和氦原子。它们是宇宙中最简单、也最常见的两种元素，原子核分别含有一个和两个质子。”
此外，“大爆炸还生成了氘（即重氢，原子核中除一个质子之外，还含有一个中子），以及原子核中只有一个、而非两个中子的氦。除此之外，大爆炸还生成了数量极少的锂。三分钟之后，宇宙的温度已经降得过低，无法再形成新元素。”
“但研究人员将计算结果与观测结果进行对比后发现，并非每项结果都正好吻合。“氘和氦的含量都和计算结果差不多，但锂的偏差很大。”伊利诺伊大学天文物理学家布莱恩·菲尔斯（Brian Fields）指出。早期宇宙中实际存在的锂比应该存在的锂少了三倍。科学家将这一差异称作“原始锂问题”（primordial）。宇宙学家早在近20年前就发现了这一问题，并提出了多种解释。”
“天文学家发现，一些新生恒星和太阳系陨石的表面含有大量锂元素，含量比宇宙大爆炸生成的锂元素高四倍。银河系中的锂元素总重量相当于150颗太阳。”
“天文学家发现，一些新生恒星和太阳系陨石的表面含有大量锂元素”，这个事实不仅证明了“星云碰撞学说”的正确性，而且也间接确证了“热核聚变双循环模式”的正确性。
“星云碰撞”犹如石油气在空气中被点火而爆发性燃烧一样，启动了剧烈的热核反应，由此演变才诞生了恒星。在这个过程中，新生的婴儿恒星会因为存在大量氢等离子，它们所发生的热核聚变模式不是两个原子之间的完全碰撞，而是复杂的“热核聚变双循环模式”，即聚变核循环依赖于巨量的基本粒子的循环轰击。（关于这个理论可以点击参考《基本粒子致使热核聚变和恒星演化》一文或科学专题：热核聚变双循环模型及宇宙演化星云碰撞学说简介）这样，按这个理论，新生恒星中就会有各种元素生成，但锂、铍、硼、碳等较轻元素相对就更多一些，并显示出一定的元素丰度，还会存在某个轻元素的丰度峰值。这个现象早已经在《基本粒子致使热核聚变和恒星演化》一文中有所阐述和预见。
大爆炸学说还有许多不能使人信服的问题，我们这里不讲了。不过，我们想谈一下宇宙中的轻元素粒子群和宇宙云团相互联系的问题。
我们知道，恒星的各类爆发会向宇宙中喷射很多氢一类的轻元素粒子群，它们会在宇宙中高速飘逸，并随着单个粒子剧烈辐射能量活动的停止，便形成为宇宙中大量存在的微型轻元素粒子暗云。因为存在很高的漂移速度，这些微型轻元素粒子暗云同样会发生由小到大、由稀薄到稠密的聚团行为。在稀薄时，两个轻元素粒子暗云团聚合时不足以发生粒子频繁而高机率碰撞，极低效率的单个粒子碰撞所产生的能量转换方式诸如辐射电磁波（发光）等不会十分显著，也容易被周围其他粒子所吸收而不能传播到很远的地方；但当轻元素暗云团聚集到一定规模以后，这种增加了较高密度的轻元素暗云团聚合时，就会发生众多粒子相互高频次高机率地剧烈碰撞，同时，所发生的诸多能量转换方式也激发出强烈的电磁波辐射，可以传播到宇宙非常遥远的地方，这样，我们便很容易观测到在一定宇宙范围内所形成的这种猛烈的宇宙轻元素暗云碰撞现象。所以，轻元素粒子暗云团在宇宙中非常丰富，这些轻元素粒子暗云团也是联系宇宙星云之间极其重要的桥梁和纽带，但是我们又极难有效观测到。宇宙暗物质暗能量可能与此有很大的关联性。
我们不可以想象我们宇宙的最初是那种不可压缩的粒子汤，然后发生了大爆炸。宇宙中没有这种能力和机制可以使物质变成不可压缩并十分稳定的粒子汤，至少那样的条件会将所有物理或我们认识的规律毁灭掉。之所以坚持可能存在有粒子汤，是因为相信万有引力的存在，认为万有引力最终会将所有物质凝聚到一点。但是，实际上，我们目前在找寻行星的过程中已发现万有引力并不适用于所有的恒星系，行星的运动和排布方式并不遵从万有引力所确定的轨道。
我们认为，宇宙中所存在的千差万别形形色色云团，不仅仅只有轻元素粒子暗云团，可观测或不可观测的云团巨量存在，它们的影响都是有关联性的。但是，我们认为，它们不是依靠万有引力来联系，而是通过电磁力来联系。正如一位专家说得好“世界上有一部分学者就是靠推行某种理论维持生计的”，所以，这种观点肯定会遭到很多人士的批判，不过，我们坚信最终会得到大家的理解。简单一点来说，这些宇宙云团不是单纯中和性的，它们都携带有巨量的电荷，正是这种巨量的电荷，使得这些宇宙云团相互联系起来了。关于这个问题，我们不便在这里深入剖析，因为库仑定律一直在那里存在着，只是我们的认识更偏于不愿涉及，我们没有将宇宙中各类云团与携带电荷联系起来。这个观点 我已经有二十多年了，它的影响当然是非常巨大的，会涉及到方方面面，甚至会摧垮一个系统，故而我们也不想草率提出，但我们对此认识却是越来越明确，之所以目下提及此方面，当然也希望产生抛砖引玉的效果。
也许我们有人会问，既然如此，万有引力到底真实存在吗？我们觉得这个问题确实有待深入思考。
我们在这里需要特别解释一下所谓万有引力决定潮汐的观点。过去，我们一度解释海洋潮汐是由于太阳和月球的引力所导致的。其实，这是一种不正确的认识。有比引力更大的影响因素决定潮汐的运动，那就是太阳的辐射、温度和台风等。海洋每天的潮汐最主要地还是受到太阳和月亮辐射的影响。为什么这样说呢？当太阳辐射洋面时，其上方的空气更容易被加热，这样就造成了上方气压的变化，压力增大了。在上方压力增大的这种情况下，大洋的水就会向两边扩展。太阳缓慢移动（实际上是地球自转形成的）中，向两边推移的洋流就会跟着太阳辐射运转，但这种运转会迟于太阳的正对辐射。因为正对辐射时，并不是上方空气温度和压力最大的时间。我们的潮汐正好符合这个情况。月亮同样如此，它有反射光，同样会由于辐射大洋上部空气，造成大洋上部压力的增大，从而影响到潮汐的涨落。假如真是引力造成的潮汐，那么在农历三十前后，尽管我们肉眼看不见它的存在，但是月亮同样在围绕地球运动，它同样不应该减小潮汐涨落幅度。实际上，月亮的阴晴圆缺一直在影响海洋潮汐涨落幅度的大小，这就说明不是引力造成的潮汐涨落，是辐射的大小造成的。月亮经反射太阳光辐射到地球海洋，其所造成的海洋上方空气压力的增大远比太阳为小，故而正常情况下（如没有风潮的影响），月亮引起的潮汐比太阳小得多。当然，由于太阳辐射造成的温差、压差等因素的影响，使得海洋上空局部因累积效应最终形成台风，在某些时段就对海洋潮汐有更大的影响了。
我们更坚持认为万有引力是一种热核聚变所遗留下的集合物质团体的运动惯性信息，就像温度一样，我们能感觉到它的存在，我们可以确定温度就是特定区域所有物质在辐射和转换能量时所产生的辐射信息，它是一种综合指征。当然，因为人类现有认识能力有限，就像我们已经认识到的温度、湿度、空气密度和压力一样，我们最终也会知道万有引力是所在区域的所有物质处于一种规则运动的综合信息指征。和物质集团一起运动与不和集团物质一起运动，其所产生的所谓引力效应是会有很大不一样的。这就像空气压力分布会随着海拔高度发生变化一样，引力的存在也是有范围的，超出自身组合物质的范围，引力也就不存在了。
所谓行星的轨道完全是有限量物质在形成为特定恒星系统的过程中就决定了它们的特性和存在。有多大的物质存量，就能形成多大规模的恒星系统。现阶段我们所观察到的那些恒星盘系统，就完全是这样的特征，这些行星的轨道和我们所在的太阳系统有很大的差异，每个恒星系统中各行星所在位置与太阳之间距离都不完全是相似的比例结构关系。这对我们认为的万有引力定律是一场灾难。
不仅如此，科学家们还发现了很多以高速运动方式摆脱星系的恒星，尤其是在那些新生星系中，这样的情况更加突出。这也是万有引力定律所无法解决的问题。事实上，这恰好证明了星云相撞造成了新的复合星云中恒星运动的惯性存在，它们不遵从万有引力。那些看起来高速运动正努力挣脱新形成复合星系的恒星，它们实际上是原星云中存在的恒星，因为没有能够发生碰撞，故而不能成为复合星云的一部分，而会继续按照原有星云中的速度前进，最终挣脱开复合星云而可能成为宇宙中流浪的恒星。毫无疑问，这方面的例证尤其容易在发生所谓超新星事件的星云中找到，而且会找到更多高速出逃恒星。
我们看宇宙越远，我们了解宇宙就会越多，我们更会发现我们过去太多的不足和认识上的偏见。如果人类不会思考，不会改正错误，人类就不可能前进。
从人类的科学历史来看，一个国家在天学领域的突破和领先，预示着世界科学中心转移的即将到来，所以，天文学领域的科学竞争实际上是相当激烈的。这也许是域外国家高度重视研究天文学、天文学领域人才济济的一个缘由吧。
[Anbaoe Lee 2017.03.08晚 初稿 03.18增改]
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宇宙中锂元素数量为何时多时少？最新研究终于解惑
新浪科技讯 北京时间3月6日消息，据国外媒体报道，当今社会，锂可谓无处不在。19世纪中叶，这种柔软的银白色金属曾被用来治疗痛风和各种精神疾病。即使到了今天，锂依然是治疗躁郁症的常用药物。但对于很多人来说，锂就像是电池的同义词。你的手机、电脑和诸多电子设备都离不开锂。随着电动汽车的兴起，锂也将变得越发重要。据估计，到了2025年，锂的使用量将增长到今天的三倍。
锂主要产自南美洲，安第斯山脉一些干涸的湖泊下方埋藏着数量巨大的锂矿。但锂最初出现的时间比任何山脉都早得多，甚至比地球本身还要早。事实上，锂是138亿年前宇宙大爆炸中和氢、氦同期出现的首批元素。
锂的历史十分漫长，但存在诸多疑点。宇宙大爆炸之后，大多数新生的锂莫名消失得无影无踪。此外，天文学家研究现代宇宙时，又发现了一些多余的锂，数量达大爆炸中生成的四倍之多。
十余年来，科学家一直在寻找这些多余的锂的来源。而最近的几项发现终于给这一未解之谜画上了句号。从你呼吸的氧气，到你血液中的铁，人体内的大部分元素都来自于恒星内部的核聚变。正如天文学家卡尔·萨根（Carl Sagan）所言：“恒星打造了人类。”
如今宇宙中的锂元素数量比宇宙大爆炸生成的多得多。
有些金属元素是在中子星剧烈相撞时形成的。
暗物质至今仍是未解之谜。
不过，钛之类的重元素需要更加猛烈的化学反应才能形成。此类元素多数来自巨型恒星爆炸时发生的核反应。还有些金属元素，如金，甚至需要密度极高的中子星相撞才能形成。
但最基本的元素都是在宇宙大爆炸三分钟之内形成的。早期宇宙如同一锅由等离子体组成的滚烫浓汤，而在它膨胀、冷却的过程中，大部分等离子体凝结成了氢原子和氦原子。它们是宇宙中最简单、也最常见的两种元素，原子核分别含有一个和两个质子。
大爆炸还生成了氘（即重氢，原子核中除一个质子之外，还含有一个中子），以及原子核中只有一个、而非两个中子的氦。除此之外，大爆炸还生成了数量极少的锂。三分钟之后，宇宙的温度已经降得过低，无法再形成新元素。
虽然这发生在138亿年前，但科学家对生成首批元素的核反应已有了充分的了解。威尔金森各向异性微波探测器卫星（WMAP）和普朗克卫星提供了早期宇宙的精确数据，使研究人员得以准确算出每种元素及其同位素的含量。
但研究人员将计算结果与观测结果进行对比后发现，并非每项结果都正好吻合。“氘和氦的含量都和计算结果差不多，但锂的偏差很大。”伊利诺伊大学天文物理学家布莱恩·菲尔斯（Brian Fields）指出。早期宇宙中实际存在的锂比应该存在的锂少了三倍。科学家将这一差异称作“原始锂问题”（primordial）。宇宙学家早在近20年前就发现了这一问题，并提出了多种解释。
有些科学家指出，也许恒星内部的某些未知反应破坏了早期形成的锂，甚至可能涉及全新的物理法则。例如，暗物质也许以某种方式清除了早期宇宙中的锂元素。然而，虽然早期宇宙中的锂含量不足，如今情况却恰好相反。天文学家发现，一些新生恒星和太阳系陨石的表面含有大量锂元素，含量比宇宙大爆炸生成的锂元素高四倍。银河系中的锂元素总重量相当于150颗太阳。
一定有某种神秘力量创造了这些多余的锂，将其散布到宇宙各处。它们参与了太阳系的诞生，最终在数十亿年之后成为了你手机电池中的一部分。问题是，这一“神秘力量”究竟为何物？宇宙射线也许与之有关。宇宙射线由高能粒子构成（主要是质子），在宇宙中来回扫荡。它们难免会与氧原子等原子相撞，使其破裂成一系列更轻的元素，比如锂等。
虽然星系中随处可见这一过程，但菲尔斯指出，计算显示这些撞击生成的锂仅占锂总量的20%。大爆炸生成的锂也占了20%，剩下的60%仍然不知来自何处。在这60%中，或许一部分来自所谓的“渐进巨星分支恒星”（简称AGB恒星）。此类恒星质量属于中等偏低，不超过太阳的10倍，且已接近生命尽头。锂元素可通过AGB恒星内部的核反应生成，然后转移到恒星表面。但科学家尚不清楚有多少锂元素能够脱离AGB恒星、散布到宇宙中。
图为两颗密度极大的白矮星围绕彼此旋转。
宇宙中有一种名叫“新星”的现象。与更强大的超新星不同，新星并不是恒星死亡的直接产物。它们往往发生在白矮星表面。白矮星与太阳差不多大的恒星留下的遗骸，尺寸与地球相近。若白矮星正好和另一颗恒星共处同一轨道，白矮星的引力就会将另一颗恒星的氢气吸向自己。这些物质聚集在白矮星表面，使温度和压力不断升高，最终引发热核聚变，从而生成锂元素。
而核聚变将导致温度进一步升高，诱发更多核聚变反应。不久，这些物质就会爆炸。在地球看来犹如一颗明亮的恒星，因此得名“新星”。西班牙安达卢西亚天文物理研究所天文学家卢卡·伊佐（Luca Izzo）指出，爆炸可将锂等物质以每秒几千公里的速度喷射到太空中，因此新星扩散锂元素的能力比AGB恒星更强。
多年来，天文学家一直试图弄清宇宙射线、AGB恒星或新星中哪一种产生的锂元素最多。“我们知道这三者都会生成锂元素，”菲尔斯表示，“但问题是，它们产生的锂元素究竟含量均等？还是其中之一占主流？科学家针对这个问题争议不断。”
早在40年前，研究人员就认定新星能够生成大量锂元素。上世纪90年代中叶，精密计算为该假说提供了进一步支持。但这一理论仍缺乏观测结果作为依据。数十年来，从未有人观察到过正在产生锂元素的新星。不过到了2015年初，情况终于有所改变。
日本和欧洲的两支天文学家团队利用最先进的设备和技术，终于在新星中探测到了锂元素。这一发现不仅证实新星确实能产生锂，还显示新星生成的锂占了宇宙中的绝大多数。“这一结果非常惊人。”亚利桑那大学天文物理学家桑内尔·斯塔菲尔德（Sumner Starrfield）指出。他也是上世纪70年代末首批参与新星研究的科学家之一。2015年，日本国立天文台Akito Tajitsu带领的研究团队在一颗新星中发现了铍。由于铍可衰变成锂，这一发现足以证实新星可产生锂元素。
几个月后，伊佐及其带领的团队发表了另一篇研究报道，称在另一颗新星中直接探测到了锂的存在。接着，2016年初，Tajitsu团队又在另外两颗新星中发现了铍，其中一颗名为V5668。不久，伊佐所在的、由意大利的里雅斯特天文台的保罗·莫拉罗（Paolo Molaro）带领的研究团队进一步证实，新星V5668中存在铍。
这样一来，总共四颗新星都存在能够生成锂元素的证据，其中一颗更是得到了两支研究团队的先后确认。“光谱学专家其实也得到了相似结果。”西班牙加泰罗尼亚理工大学的乔迪·荷西（Jordi José）指出，“这些证据颇有分量。他们找到了一颗刚爆炸完的新星，并对其喷射的物质展开了测量，”菲尔斯说道，“发现其中含有数吨重的锂元素。”
事实上，伊佐表示，他所在团队观测到的新星产生的锂元素极多，只需两颗这样的新星，每年就足以产生银河系中可观测到的全部锂元素。不过这只是初步估计，研究人员将对更多新星展开分析，希望证实他们的测量结果。
各类数据依然至关重要。“有了这些测量结果，我们正在逐步接近事实真相。”菲尔斯说道。为了这些数据，斯塔菲尔德和荷西等研究人员已经翘首以盼了数十年。如今他们计划重新开展计算、设计模型，并将其与最新观测结果进行比较。“好戏才刚刚开场。”荷西说道。
宇宙大爆炸之后，大多数新生的锂莫名消失得无影无踪。
新星爆炸发生在白矮星表面。
接下来，科学家将验证现有的新星模型是否正确，并判断它们可产生的锂元素数量。荷西等研究人员曾以此前的模型为基础，预计新星产生的锂元素将占宇宙中多余锂元素的一半。但他指出，根据最新观测结果，这一比重将提高到80%。
在此阐明，这些研究结果仍未能解决原始锂问题，即为何早期宇宙中锂元素的含量远远少于科学家预期。但上述新发现或许能提供一些思路。“我们对宇宙后期锂元素的形成过程有了更好的了解，这有助于我们弄清锂在宇宙中的发展历史，如它刚刚形成时数量有多少，以及何时开始以新的方式生成等。”菲尔斯说道。
锂在现代技术中举足轻重，科学家自然希望了解它的完整历史。无论它们诞生自宇宙大爆炸，还是产自某颗死去恒星表面的核爆，这些锂原子都已走过了极为悠久、漫长的“一生”。
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