碳是生命必不可少的要素，所以人类被称为碳基生命。碳在地球上的含量很高，所以地球上的生物圈才会如此的繁荣。
整个宇宙中，碳是数量第四多的元素，前面三位是氢元素、氦元素和氧元素。
碳，普通又神秘。
碳的神秘，并不只是因为既可以变成黑不溜秋的石墨，又可以变成亮晶晶的钻石。
碳元素的制造过程非同寻常。
宇宙为了创造这种元素，专门设定了特殊的过程。发现这一过程的科学家，甚至动摇了信仰。
组成万物的有100多种原子，而每一种原子都是由电子、质子和中子组成的。
质子就是氢的原子核。决定所有元素性质的，就是质子和中子结合成的原子核。
138亿年前，宇宙在大爆炸中诞生。
大爆炸38万年之后，宇宙中充满了氢原子。
最初的氢原子聚集成原始星云，在引力的作用下形成了恒星，大爆炸2亿年后。宇宙中第1颗恒星被点亮。
恒星被点亮的原因，是因为发生了核聚变，核聚变就是氢原子聚合变成其他原子的过程。
这个过程制造了世界上所有的原子，同时会放出巨大的能量。
但是铁以上的元素聚变却要吸收能量，所以铁以上的元素要在超新星的爆炸中才会诞生。
恒星爆炸以后，把大量的物质抛向了太空，重物质就聚合形成了地球。
所以地球和人类是在恒星爆炸的灰烬中诞生的，这些灰烬中就含有大量的碳。
还有一些没有燃烧尽的氢元素，就变成了下一代恒星的燃料，我们太阳就是第2代恒星。
但是，聚变反应非常困难，因为原子核碰到一起的概率非常低。
所以，太阳才会照耀我们几十亿年，并且还会照耀我们几十亿年。
原子之间的空间非常大，原子核只占整个原子体积的1/10,000亿，原子核在原子中的大小，相当于一个足球场中间的一个玻璃球的大小。
在太阳内部，4个氢原子聚变形成氦原子，需要700万年时间。
大家可以想象一下，在两个足球场大小的空间，两个玻璃球随机运动碰撞的概率有多少，而且这种事件还是发生在三维空间中。
不仅仅如此，因为原子核和玻璃球是不一样的，原子核带正电，之间会有斥力，所以需要极高的能量才能碰在一起。
否则的话，我们往水里面丢一个鞭炮，整个海洋就会爆炸。
太阳内部的核聚变，要1,500万度的高温和3,000亿个大气压下才能进行。
我们知道，氦原子一共有两个质子两个中子。两个质子碰在一起都很困难，4个质子同时碰在一起是不可能的，甚至三个质子同时碰在一起都不可能。
这就好像潘金莲碰到西门庆的概率，潘金莲碰到武松的概率，比潘金莲、西门庆和武松同时碰头的概率要大得多。
所以氢到氦的核聚变，是分成好几个步骤进行的，这几个步骤中全部都是两个两个碰在一起。
两两相碰的组合有很多种，其中一个组合是这样的：两个氢原子，先合成一个氢的同位素氘，同时释放出一个正电子和一个电子中微子；再由氘和一个质子合成一个氦3；两个氦3可以直接合成一个氦4，放出两个质子。
按照两人碰头比三人碰头要容易的原则，接下来聚变成碳的反应要这样进行：两个氦原子聚变成铍元素。铍元素里面有4个质子，铍和氦反应，就会形成碳。
按照这样的原则，自然界中的铍元素应该很多。
实际上铍是一种稀土元素，在宇宙中和地球上的含量都很低，同时，铍有毒！
而且两个氦原子形成的铍8极不稳定（铍9才稳定），只能存在1/10万秒。
如果按照这种核聚变反应的设定，宇宙中就几乎不会有碳元素。
这是怎么回事？到底发生了什么，让宇宙中的炭如此之多。
这个问题困扰了科学家很久。
有一位科学家，弗雷德.霍伊尔，专门的研究过这个问题。
弗雷德.霍伊尔（Fred Hoyle，1915~2001），英国数学家和天文学家。
霍伊尔发现：必须要三个氦原子同时碰在一起才能形成碳。
并且初步计算出反应需要的能量。
从正常的概率角度上来说，这几乎是不可能的。
我们可以设想一下，在三个足球场大的面积上，有三个玻璃球同时碰在一起，而且这三个玻璃球还会相互排斥。
为了制造碳，宇宙专门做了这样的设定：三个氦原子同时碰在一起的时候，斥力会突然大幅度的降低。
如果没有这个设定，宇宙中就不会产生生命。
上世纪50年代中期，玛格丽特.伯比奇（Margaret Burbidge）、杰弗瑞.伯比奇（Geoffrey Burbidge）、威廉.富勒（William A. Fowler）和弗雷德.霍伊尔（Fred Hoyle）提出了以他们名字命名的BBFH理论，解释了恒星内部元素的合成过程。
从左到右，M.伯比奇、G.伯比奇、W.富勒和F.霍伊尔。
威廉.富勒因为对恒星内部元素合成理论的贡献，和钱德拉塞卡分享了1983年诺贝尔物理学奖。
3个α粒子（氦的原子核）在激发状态下融合形成碳12，然后电磁衰减至基态时，就会在恒星内部制造碳。这被称为三重阿尔法过程。
为了纪念弗雷德.霍伊尔发现恒星合成碳12过程的杰出贡献，碳原子的激发态又被称为霍伊尔态。
碳的合成极其重要，因为碳生成以后还要和阿尔法粒子合成氧，这2种元素都是决定生命存在的至关重要元素。
弗雷德.霍伊尔原来是一个无神论者，因为发现了碳的合成过程，动摇了原来的信仰，成为了一个有神论者。
弗雷德.霍伊尔认为宇宙有智慧有生命，是活的。
