编者按：1895年11月27日，诺贝尔在巴黎留下遗嘱设立诺贝尔奖，该奖每年授予在物理学、化学、生理或医学、文学、和平领域内对人类做出最大贡献的人。因此，诺贝尔并没有给天文学设置奖项。但纵观诺奖的历史，物理诺奖已经有十多次颁发给天文学家，这是为什么呢？主要是因为现代天文学与物理学已经密不可分，太空已经成了验证基础物理学的实验室。《来自星星的诺奖》系列十篇文章带你回顾那些颁给天文学家的物理诺奖，本期是第九期。
作者：星辰大海
我们在初高中学习化学的时候离不开“化学元素周期表”，可是你知道这些元素是怎么来的吗？
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“一闪一闪亮晶晶，满天都是小星星”，天上的星星除了几颗星星外，都是像太阳那样发光发热的恒星。化学元素周期表上的元素从，根本上讲都是由于恒星燃烧或恒星爆炸形成的。从这个意义上看，我们都是星星的后代。这是谁发现的这个秘密呢？他们是1983年诺贝尔物理学奖得主。
1983年诺贝尔物理学奖一半授予美国伊利诺斯州芝加哥大学的钱德拉塞卡尔，以表彰他对恒星结构和演变有重要意义的物理过程的理论研究；另一半授予加利福尼亚州帕萨迪那加州理工学院的W.A.福勒，以表彰他对宇宙中化学元素的形成有重要意义的核反应的理论和实验研究。
钱德拉塞卡尔是另一诺贝尔物理学奖获得者拉曼的外甥，1910年10月19日出生于巴基斯坦的拉合尔，1930年毕业于印度马德拉斯大学，后在英国剑桥大学学习和任教。1937年移居美国。
白矮星的特性是大约在1915年由美国天文学家亚当斯发现的。1925年英国物理学家福勒用物质简并假说解释了白矮星的巨大密度。物质简并假说称，电子和电离的核在极大的压力下组成高度密集的物质。1926年爱丁顿建议，氢转变为氦是恒星能量的可能泉源，这就为恒星演化理论奠定了基础。
1930年—1936年，钱德拉塞卡尔在剑桥大学三一学院工作期间，就投入到了白矮星的研究之中。他找到了决定恒星生命的基本参数，通过应用相对论和量子力学，利用简并电子气体的物态方程，为白矮星的演化过程建立了合理的模型，并作出了如下预测：
1.白矮星的质量越大，其半径越小；
2.白矮星的质量不会大于太阳质量的1.44倍（这个值被称为钱德拉塞卡尔极限）；
3.质量更大的恒星必须通过某些形式的质量转化，也许要经过大爆炸，才能最后归宿为白矮星。
钱德拉塞卡尔的理论解释了恒星演化的最后过程，因此对宇宙学作出了重大贡献。1939年他在全面研究了恒星结构的基础上出版了《恒星结构研究导论》一书，系统总结了他的白矮星理论。他还在恒星和行星大气的辐射转移理论、星系动力学、等离子体天体物理学、宇宙磁流体力学等方面进行了许多工作。
福勒1911年8月9日出生于美国宾夕法尼亚州的匹兹堡。由于从事与核起源有关的核反应的实验和理论研究，以及对宇宙化学元素形成的理论作出的贡献，他与钱德拉塞卡尔共获1983年诺贝尔物理学奖。福勒的大部分研究工作是在原子核天体物理方面，被誉为这一领域的先驱者。
福勒1933年毕业于俄亥俄州立大学工程物理系，1936年在加州理工学院获哲学博士学位。他的科学生涯全部是在加州理工学院度过的，直到1982年退休。从1933年起他就致力于发展核物理学。
1937年—1939年间，美国的贝特和德国的魏茨泽克独立地提出了C-N循环反应理论，所谓C-N循环反应，指的是用碳和氮的同位素作为催化剂可使四个氢核聚变为一个氦核，这一机制能解释恒星为什么有巨大的能量可以持续发光达几十亿年之久。另外，贝特和克里弗德提出从氢开始的质子-质子链式反应也能达到同样的结果。
1933年福勒所在的加州理工学院开劳格实验室从事的研究课题之一就是上面提到的C-N循环的第一个反应，即C12辐射捕获一个氢核形成N13。他们的研究正好可以提供检验C－N循环的实验证据，并且可以定量地测量反应中的能量。福勒认识到集中在这类研究上的重要性，就加强了这方面的工作。
1940年福勒和开劳格实验室的大部分同事参加华盛顿特区卡内几学院地磁系的近发引信研究。1941年他们回到加州理工学院研制固体燃料火箭，这项课题生产出了一系列火箭，很多在战争中发挥了重要作用。该课题1944年转到了美国海军部。
大战结束后福勒和他的同事回到核物理领域，继续研究原子核天体物理。他们研究了C－N循环反应并外推到与恒星核心相当的较低能量。后来搞清楚，恒星质量大约是太阳的1.2倍时，其主要能量来源是质子-质子链式反应而不是C －N循环，所以他们也研究了质子-质子反应。
福勒1957年与合作者共同联名在《现代物理评论》发表了题为“星体元素的合成法”的著名论文，全面阐述了重元素可以在恒星内部生成的 “B2HF”理论。这一理论提出了与恒星演化各阶段相应的八种合成过程，指出了恒星在赫罗图上的演化方向，提供了计算恒星内部结构的客观基础，并阐明了超新星爆发和大质量恒星演化的关系。
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