每核子結合能

為什麼融合對輕元素能釋放能量，到了鐵卻不再划算？答案藏在一條著名的曲線裡。一個原子核由質子和中子（合稱核子）構成，靠強核力維繫在一起。要把原子核拆開需要能量，而這「結合能」除以核子數，就量度出每個粒子被抓得有多緊。每核子結合能，正是這把「握力」的高度——把它對原子質量作圖，便道盡了核能從何而來的全部故事。

對最輕的元素，曲線陡然上升，在鐵和鎳附近達到峰值，隨後對更重的元素緩慢下降。峰值意味著鐵族原子核結合得最緊、最穩定，是核子能量最低的排列方式。把兩個輕核聚成一個結合得更緊的核，會把結合能之差作為可用的能量釋放出來——這正是氫、氦、碳等融合點亮恒星的原因。釋放的能量來自相應的質量損失，遵循 E=mc^2。

由於曲線在鐵處達到峰值，你既可以把比鐵輕的元素朝鐵聚合來釋放能量，也可以把比鐵重的元素朝鐵分裂來釋放能量（這正是核裂變的基礎）。但一旦恒星核心變成了鐵，它就坐在了能量谷的谷底：再沒有哪種核反應能釋放能量了。試圖融合鐵反而會消耗能量，從而抽走壓力支撐，觸發災難性的塌縮。這一條曲線，同時解釋了恒星為何發光，以及最大質量的恒星為何注定爆炸。