W当我们的宇宙处于婴儿期时，它所包含的唯一元素就是氢，这是最简单的一种，但光靠它本身还远远不足以创造出像行星和人这样有趣的东西。当物体冷却到足以让每个氢原子中的单个质子与一个带负电的电子配对时，宇宙中大约92%的原子是氢原子。其余的大部分都融合成了氦含有锂和其他一些轻元素．当时的宇宙太冷，其他元素无法形成，宇宙进入了持续3.8亿年的黑暗时代。
随着宇宙的膨胀和冷却，引力开始发挥作用。星系融合了，很快第一批恒星开始发光。起初，这种光只是由于恒星本身的重量:当一颗恒星在自身重量下坍塌时，氢被挤压在一起，导致它升温，就像你把油灰攥在手里时，它会升温一样。引力本身只能让这些恒星发光几百万年，但它足以加热这些恒星的核心核聚变的炼金术开始。
核聚变能以这种方式发生，这一事实在很多方面都令人震惊。核聚变不仅仅是两个原子核的结合。在大多数恒星中，氢原子核无法靠得足够近而聚变。一对氢原子核离得越近，它们之间的正电荷就越强。但由于原子核是量子物体，它们不需要足够近就能融合，只要在同一个范围内就行。然后，量子隧穿效应就可以完成剩下的工作。这两个原子核前一刻是几乎亲密到足以融合，然后他们突然发现自己被绑在了一起。这就好像原子核没有足够的能量来打开门走过去，但它们偶尔会瞬移穿过墙壁。
但即使是这一点量子魔法也不足以让一颗恒星成功。聚变不仅要发生，还要产生稳定的物质。当两个质子融合成氦-2(含两个质子，没有中子)时，氦-2极其不稳定，通常会直接分裂成两个独立的质子。但是有万分之一的可能性，其中一个质子会转变成中子，然后原子变成氘，氢的稳定同位素。氘和氢可以融合形成稳定的氦，释放出巨大的能量，开启恒星惊人的创造潜能。
从氢到其他元素的每一步都依赖于罕见的天体和量子过程。这是从原始物质到人类的一连串侥幸。
对于小恒星来说，氢是它们唯一能融合的元素;当它们用完的时候，就会消失。但在最大的第一批恒星将氢转化为氦后，它们以另一种方式燃烧。当这些大型恒星停止聚变氢时，它们的内部压力下降，重力再次开始使它们坍塌，它们的核心温度上升。当它们的核心温度达到1亿开尔文时，氦开始聚变成铍(一个有4个质子的原子)，而铍和氦聚变产生碳(6个质子)。地球上生命的核心元素开始在炽热的恒星中心形成，尽管碳在成为我们的一部分之前还有很长的路要走。碳聚变产生了氮和氧(分别有7个和8个质子)，这是生命所必需的另外两种元素，而这两种元素又产生了铁(26个质子)的聚变链。
将铁熔合成较重的元素不会产生更多的能量，而较轻的元素会产生更多的能量——当铁熔合时，它会产生更多的能量吸收能量，这实际上是一件好事。如果元素总是融合成更重的元素，那么第一批恒星就会无限期地融合，直到它们变成中子星，一种巨大的、无差别的核物质球体。但由于铁的聚变会冷却恒星的核心，聚变链就会关闭。在核聚变停止后，第一批大恒星最终在自身重量的作用下坍塌，引发了超新星爆炸。每颗恒星的外层富含碳、氮和氧，被抛入星际空间，只有这些恒星的核心再次坍缩成中子星。
长期以来，人们一直认为，恒星聚变和超新星爆炸足以解释我们周围元素的多样性。但我们现在知道，其他奇异的过程也发挥着关键作用。最近的研究表明，当两颗中子星相撞时，会大量产生像金这样的稀有重元素。很可能地球上所有的黄金都是由这样一次碰撞产生的。(参见“地球的黄金储备来自适合上帝的对撞机了解更多细节。)
从氢到其他元素的每一步都依赖于罕见的天体和量子过程。这是从原始物质到人类的一连串侥幸。这个链条上的每一个环节不仅不可能，而且对所涉及的物理现象极其敏感。如果把质子结合在一起的强力只强2%，氦2会稳定(pdf)。核聚变就会容易得多，第一代热而致密的恒星就不会出现。改变这个过程的任何一个部分，宇宙就会变得非常不同，我们很可能就不存在了。
这有时被称为调整宇宙这一观点认为，生命的存在至关重要地依赖于一些现象，如恒星聚变以正确的方式发生。这一观点导致一些人援引有关宇宙起源的神学争论，而另一些人则持相反的观点。不管怎样，有一件事是清楚的:我们是被显化的宇宙。我们所存在的一切以及我们周围所看到的一切都是氢气，在重力和时间的考验下发生了变化。
布莱恩·科伯莱因(Brian Koberlein)是罗切斯特理工学院的天体物理学家和物理学教授。他在博客上写天文学和天体物理学方面的文章一次一个宇宙．你也可以在Twitter上找到他@BrianKoberlein．
