化学元素的形成
摘要：化学元素的性质主要是由各原子的外层价电子决定的，但是电子的数目是由核内质子数和核子的配置情况直接决定的。所以化学元素的形成主要由原子核的形成为主。这里讲述了宇宙内各种元素的原子核的形成机理。
宇宙大爆炸理论最初是由发现遥远星系光线的红移推演出来的，（在前面我说过，关于红移问题将在另文中阐明。）后来大爆炸理论衍生出一系列支持该理论的说法。其中包括对宇宙中气体成分的估计。即：估计出他们认为符合大爆炸理论的氢氦比值。所以，要充分证明大爆炸理论的谬误，也必须接受这方面的挑战。
从进一步坚定对我自己的理论正确性的要求来说，我也希望充分证明永恒无限宇宙的理论，一定能在这方面经得住考验：证明那样的气体丰度比对于永恒无限宇宙是必然的。
（1）氢气的产生
氢气是最简单的化学元素：只有一个质子，一个电子；但是也有极少量的氢原子核含有一个甚至两个中子，分别叫做氘和氚。
只有一个质子的氢原子核是最简单的原子核。当一个质子遇到一个电子的时候，如果二者之间的库伦力足以将二者束缚在一起，形成电中性的粒子，就产生了一个氢原子。两个这样的氢原子相遇，他们的两个电子围绕这两个氢原子核运转，把两个原子核联系在一起，成为氢分子。由于组成原子核的质子具有正电性，库伦斥力和分子旋转产生的离心力使它们保持一定的距离。氘和氚与氢大同小异，只是核内增加一两个中子罢了。
由于氘和氚的比重大大高于氢，所以此二者在原始星云的吸集过程中，必定更容易富集于星云中心。以太阳系为例，必定集中于太阳中心；而对于气态的行星，如木星和土星，也必然如此。这是为什么地球上氘和氚的含量很少的原因。只有那些因太阳内部扰动意外冒出来的氘和氚，才有可能随氢喷发到空间，进入地球的大气层内。
但是，大爆炸理论认为：
“在大爆炸事件之后，仅仅经过10~32秒钟，就膨胀到大约一光年直径，由于大爆炸时极强的高能辐射均匀地充满整个空间，宇宙成为100亿K高温的熔炉，所有物质被熬成一锅基本粒子汤。紧接着，一场肆虐的风暴开始了，基本粒子发生猛烈的撞击，中子熔入质子形成氦核。这个过程延续了大约三分钟，直到所有的中子消耗殆尽为止。约22%的质量的物质聚合成氦核，余下的几乎没有聚合的质子，即氢核，仅有十万分之几属于同位素氘和氚，百亿分之几归之于锂。原始星云形成。”
对于这样的为现代科学界普遍接受的理论，十分遗憾，我不能苟同。我有几个问题显然支持我的观点：
1，仅仅“10~32秒钟就由一个点膨胀到一光年直径”，让我们一起算一算，这是光速的多少倍！这又是什么样的理论呀！
2，宇宙大爆炸理论不能自圆其说的重要原因还在于，按他们认定的哈勃常数，也就是物质在宇宙空间扩散的速度，无论如何在他们自己认定的宇宙已有寿命是达不到现在最远的类星体的位置的。类星体距地球140-150亿光年，只有光速的物质才能在140-150亿年的时间里到达那里，不是吗？按现在的说法，哈勃常数只有每秒25-30公里，速度至少相差10000倍呐！
3，如果氢氦的比值在大约三分钟的时间里就确定了的话，那么，按现在的说法，宇宙诞生到目前的一百四五十亿年来所有恒星正常生命得以维持的初级核反应就被粗暴地完全加以排除，因为绝大多数科学家都会向人们解释太阳内部的核反应是怎么使热和光产生出来，并且普照太阳系的。所有银河系和其他数千亿星系里的恒星也是同样不知疲倦的工作着，难道还相信氢氦比值不是在不断改变，而是在150亿年前就一劳永逸地被固定下来了？
如果宇宙中的氢氦比值真的不变，也要有确实的实验数据支持，而且，还需要从理论上加以阐述，这是经过怎样的机制达到动态平衡的？
我认为，近来天文学家在空间发现的巨大空洞，可以看作星云诞生至死亡轮回的一个终点，而此点又是新一轮回的起点。就是说，原来那个空间曾经存在一个原始氢气云，经过聚集成具有众多恒星的星云，直到所有恒星逐渐衰老，留下的残余中子星在自身磁场的作用下纷纷远离该空间，氢气等几乎接近完全消散，我们地球上的观测仪器再也看不到有明显的物质存在于该空间。然而这样的空洞不会永远保留下去的，其它众多星云发射的大量氢气和质子、电子等，必然会有相当数量向这个空间靠拢，并且有的就停留在那里。这样，经过一定的时间，就会形成新的原始氢气云，开始新的轮回。
我们地球所在的银河系也正在一个轮回之中，不过据理论会的起点和终点都相当遥远。
从能量不灭定路出发可以想象，星系的发生发展依靠的是吸集能，在星系一生中通过发射各种光子、粒子、元素、甚至中子星等等，发散出去的也就是这些能。这些发散出去的粒子在将来各个星云中担当各自的角色，分散的性质本身使粒子具有了能量，就是会转变为吸集能的位能。类似这种转变，永远不会停止！
我们不应该忘记，所有这些变化都与中微子密切相关，是中微子场使个星系的原始氢云逐渐缩小凝聚，形成孕育众多恒星的星云，以至一代代恒星的更替，并且随着氢气的消耗增多，星云由年轻变成中年，并进一步变老，以至最后消亡。同时，恒星的内部核反应不断发射出大量中微子，超新星爆炸也会把大部分物质变成中微子，这些使中微子场得到补充。中微子一定会在与各种粒子碰撞的时候融入粒子，使粒子壮大，从而使中微子的数量减少，在中微子数量的这种增增减减的过程中，中微子场得以保持动态平衡。
（2）氦的产生
显然，核反应将使氢原子不断减少。这是由于恒星是依靠消耗氢的核反应维持发光发热的生命过程的。如果真的是氢氦丰度比值稳定在某一数值附近的话，就一定会有产生氢的机制和（或）减少氦的机制使之平衡。
首先，我觉得一般认定的四个氢原子核聚合反应成为氦原子核的实际可能性非常低。这是因为四个质子都带有正电荷，近距离互相排斥的库伦力非常大，很难聚集到一起。
其次，存在更为方便的途径。比如氘和氚，它们的原子核本身带有一两个中子，由中子作为媒介，发挥强力的作用使原子核聚集成氦的原子核要容易得多。因为处于质子之间的中子可以把质子拉近，而且由于质子之间的距离增大了，所以质子之间的斥力大为降低。这样更容易实现聚合反应。
第三，氢氘氚这三种气体的比重相差极大，几乎达到1︰2︰3。从而可以想象，在恒星的组成结构方面一定会是外层几乎都是氢气，而氘处在中间层，氚在最内部；其他原子量更大的元素处于最核心的位置，这些元素是以前各代恒星内部产生的，存在于该恒星的原始星云中，或者是该恒星内部核反应产生的。
在恒星最初形成的时候，最里面的部分，也就是氚和氘应该首先达到核反应所需的压力和温度，开始聚合反应。
当氘和氚，氚和氚进行核反应时，就会有一个或两个中子作为产物出现。这些中子与氢原子结合，就会产生新的氘或氚的原子核，使核反应继续下去。
（3）氢氦气丰度比的动态平衡
144171氢原子的数量会因核聚变而减少，这是不容置疑的。但是，随着核反应的进一步发展，会有产生质子的核反应，例如：氮与氦反应，生成氧和质子：7N＋2He→8O＋1H (质子)。这种核
反应会使氢的数量增多。
氦的数量也因进一步的核反应而减少，而且因为氢的比重最小，往往最容易脱离核反应区，而回到外层氢气的区域。当然，也会有相当的部分与新产生的中子结合，成为氘或氚，继续参与核反应。
后续的核反应主要是以氦为原材料的反应，所以氦的丰度并不是不断的提高，氢的丰度也不是不断的降低。
不管我们怎样考虑，得出的结论总是都比“一旦发生了大爆炸，氢氮丰度比就确定了”的说法更可信！
实际情况如何，只有等待更进一步的深入研究了！
（4）大爆炸理论必然导致元素间丰度比变化
这是最明显不过的了。随着一代一代恒星的产生演变，其结果一定是氢氦丰度比的不断改变。这个问题的提出，本来是作为大爆炸理论的支持证明材料的，而结果反而成为不利条件，给我们提供了支持！
（5）原子核的发展
前面说的从具有一个质子的原子核（氢、氘、氚原子核）经过聚合反应生成具有两个质子的原子核（氦原子核）也是一种原子核的发展，不过是最初步的发展。现在我们考虑原子核的进一步发展问题。
如果，氦的原子核在一定条件下被氘原子核击中，则可能在原有的氦核的基础上增加一个中子和一个质子，形成元素锂的原子核，仍然保持在两个质子之间有两个中子作为中介的配置形式。很明显，这样才能达到引力和斥力都恰到好处的状态，成为稳定的原子核。这样的原子核将俘获三个电子围绕其运转，成为锂原子。
我们可以很容易的看出，在氦原子核的周围，可以容纳第三个质子的位置，一共有8个。生成锂时有一个质子占据了其中的一个空位，其余的空位当然可以一个一个的陆续被新来的质子占据，依次生成原子序数为4~10的元素的原子核：铍、硼、碳、氮、氧、氟、氖。这正好与元素周期表第二周期的元素相对应，它们的质子数决定了他们外围电子的数目，而外围电子的数目就决定了各该元素的化学性质。
元素周期表中第三周期的原子核是怎么形成的呢？
我们知道，第三周期也是短周期，只有8个元素，所以一定不会是在第二周期最后一个元素的原子核（氖核）的外面另起一个新的核子层，而是在第二层的范围内增加一个第二圈，我们可以把第二周期称为“第二层第一圈”；把第三周期叫做“第二层第二圈”。这样的组合是可以想象的，这是一种立体结构，好像车轮的轮缘，比轮辐的部分宽了许多。这实际上是强力与库伦斥力在这种具体情况下的合理解决办法。
第二层的两圈命名为：2-Ⅰ和2-Ⅱ圈层。这样元素周期表上的第二周期和2-Ⅰ圈层对应，2-Ⅱ圈层与第三周期对应。
第二层第二圈的元素是第11到18号元素，依次为：钠、镁、铝、硅、磷、硫、氯、氩。
第三层核子的建立是在第二层的外面，由于直径的扩大，可以容纳更多的核子，达到18个。
第三层在厚度上进一步增加，在第二层是两圈的基础上增加到三或四圈，我们可称之为3-Ⅰ、3-Ⅱ、3-Ⅲ、3-Ⅳ圈层。
3-Ⅰ圈层构成从第19～36号元素，依次为：钾、钙、钪、钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、镓、锗、砷、硒、溴、氪。
3-Ⅱ圈层构成从第37～54号元素，依次为：铷、锶、钇、锆、铌、钼、锝、钌、铑、钯、银、镉、铟、锡、锑、碲、碘、氙。
3-Ⅲ圈层构成从第55～86号元素，共计31个，依次为：铯、钡、镧系（57～71）、铪、钽、钨、铼、锇、铱、铂、金、汞、铊、铅、铋、钋、砹、氡。
3-Ⅳ圈层构成从第87～106号元素，共计20个，依次为：钫、镭、锕系（89～103）、10
4、10
5、106，后面三个元素尚未正式命名。
在元素周期表中第6周期的镧系元素统称为4f 周期，包括第57～71号元素，依次是：镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钇、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥，共有15个元素。
在元素周期表中第7周期的锕系元素统称为5f周期,包括第89～103号元素，依次是：锕、钍、镨、铀、镎、钚、镅、钜、锫、锎、锿、镄、钔、锘、铹，一共是15个元素。
写到这里，产生的新的问题是：为什么在3-Ⅲ、3-Ⅳ圈层会产生出来镧系和锕系？
－12－13我看这是因为原子核达到这么大的时候，已经接近原子核的极限尺寸。我们不妨回忆一下，人类观测到的原子核的尺度是10cm,而核子（中子和质子的直径大致是）10cm，两者只是10
33︰1的比例。二者的体积比是5︰（0.5），即125︰0.125，就是1000倍。由于：1，核子是圆球的形状；2，核子之间要保持一定的距离（约为核子的半径，这是达到强力最大值所要求的）；
－123，核子的排列呈类似飞机轮胎的形状，第四层的外径已经达到约10cm，所以，不可能容纳更多的核子层，只能在核子盘的一侧勉强就位，由于已经存在的质子共同产生的库伦斥力，使新
成员的位置远离原子核赤道在纬度较高的区域就位，处在这样的地方的质子所联系的外围电子，表现的性质十分相近，化学性质因而近似，就不难理解了。不是吗?
等到镧系十五个元素的核子全部先后填满以后，才开始继续生成镧系后面的元素；锕系的情况也类似，稍有不同之处就是：在核子盘的另一面已经充满了核子，总质量大为增加，总库伦斥力也大为增加。
我们可以清楚地看到，化学元素之所以形成，主要是由于核子在极短的距离内互相遮蔽中微子场压力而产生的核力（即强力）的结果，是由于强力和质子之间库伦斥力这一对矛盾取得一定平衡的结果，也是在原子核的狭小范围内新加盟的中子与质子在三维空间内取得各自位置的结果，当然这一切都是在各粒子、粒子团之间多种组合的动量和角动量守恒的情况下达到的。我们不得不由衷地赞叹：这是多么的合理，多么的完美呀！
核子或核子团加盟原子核组成新的原子核，并不是每次都能成功的，我看这取决于它们的旋转方向是否一致：只有那些加盟者与被加盟者自旋方向相差不多的情况下，才容易使加盟过程得以实现。
