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什么是“天人合一”?可以从两方面理解：
其一，组成生命和人体的元素是与组成宇宙天体一样普通的元素，没有什么特别的；
其二，生命的诞生和发展仰仗宇宙的自然环境。
这里先讲组成自然和人体生命的元素是如何产生的故事。
星系和恒星的形成
大爆炸300万年，也许由于弥漫的气体是带电的等离子体，它们形成强大的电流和磁场旋涡，将等离子气体吸引在一起；也许是由于暗物质的聚集，它们的引力开始吸引气体。它们都会使气体形成泡沫状结构。
由于气体密度平衡被打破而产生温度差，在泡沫中密度较大的网状纤维系统中，气体的引力使膨胀惺下来。
大爆炸近3亿年后，气体物质停止膨胀，转而收缩，形成一团团气体云(原始星系)。由于同样的原因，这一团团气体云再分裂成较小的云团(原始恒星)。
这些较小的云团，有的受到其它云团引力的拉扯，如两个相互绕转的云团，它们开始缓慢地旋转。随着云团在自身引力作用下的不断收缩，旋转加快。这就像冰上运动员伸开手臂旋转后，用收拢手臂来加速旋转一样。当旋转产生的离心力足以平衡引力，云团停止收缩。它们是未来的旋涡星系和棒旋星系。
有的云团没有受到外力的拉扯，整体不旋转，但它们中的各部分仍稳定地绕中心旋转，最后使收缩停止。它们是未来整体不旋转的椭圆星系。
在特殊情况下，还会形成一些不规则星系。
原始恒星在引力作用下继续坍缩。在此过程中，由于气体原子相互碰撞，使温度升高。而中心区的原子密度最大，温度最高，首先达到氢核聚变所需要的1500万度的温度，使氢核聚变为氦核，释放出巨大的能量，以光和热的形式向外辐射，产生耀眼的光芒。
由于温度升高，内部的压力也随之升高，使引力得到平衡而不再坍缩。大约在大爆炸3亿年后，第一批成年的恒星便诞生了。成年恒星被天文学家统称为主序星。
主序恒星都有相同的演化进程，但进程的快慢程度却因质量的不同而有很大的差别。目视亮度、表面温度和演化的结果也因质量的不同而有很大的差异。
恒星的质量以太阳的质量为单位，即以太阳质量的倍数来表示恒星的质量。太阳质量的符号为“M⊙”，恒星的质量则表示为0.8M⊙、5M⊙、10M⊙等等。
“烁丹炉”和“冶金炉”
从前面的叙述中我们知道，在宇宙大爆炸后，整个宇宙像太上老君的炼丹炉，在1～3分钟时，从粒子中炼出氢核和氦核来，在约百万年后，又炼出气体氢原子和氦原子。到约3亿年后主序恒星形成时，这种“炼丹炉”的功能转到各个主序恒星的内部，并且逐渐转型为“冶金炉”。
在主序恒星中心，首先是4个质子聚合成1个氦核。1个氦核的质量小于4个质子的质量，即在聚合过程中，损失了0.7％的质量。根据爱因斯坦发现的质能等效性，这些质量转变成巨大的能量。它们作为光子从恒星中心辐射出来，同时使恒星内部的温度升高。
氦核不是直接由4个质子(氢核)聚合而来，它的过程是这样的：两个质子(氢核)相撞，聚合成重氢氘核(一个质子和一个中子)，同时放出一个电子和一个中微子；一个氘核再与一个氢核相撞，聚合成一个氦的同位素氦-3(两个质子和一个中子)，同时辐射出能量；两个氦-3再相撞，聚合成氦原子核(两个质子和两个中子)，同时放出两个质子。在整个过程中，共有4个质子(氢核)聚合成一个氦核。
随着氢聚合成氦过程的发展，主序星内部的氢逐渐变成氦，在中心形成一个氦球，氢聚变反应只在氦球的外围进行。这时，主序星迈向老年。
随着氦球的不断增大，温度不断升高。当温度达到1亿度时，3个氦核在相互碰撞时，发生聚变反应，生成1个碳原子。
其过程是，两个氦核相撞，聚合为镀原子核，这种镀原子是高度放射性元素，在千万分之几到十亿分之一秒之后就会衰变为两个氦核；但是，如果在这之前，铍核又与第3个氦核相撞，它们就可聚合成碳，同时辐射出能量。
当中心温度继续升高后，碳原子又发生聚变反应，如一个碳原子与一个氦原子聚合成氧原子，还有氮、氖、钠、镁、硅、磷、硫、氯、氩、钾、钙等较重的原子核。
随着温度的不断提高，核聚变的速度也越来越快，当温度达到35亿度时，硅也开始燃烧，聚变出更重的原子核钛、铬、锰来，但各种元素的递次核聚变反应到铁为止，因为铁原子核的56个质子和56个中子结合得特别紧密，形成一道“铁屏障”。这时，恒星已到老年。所以老年恒星内部有一个铁元素的核心。
我们看到，恒星内部已是一座“冶金炉”了。
红矮星、巨星和超巨星
上述过程，因恒星质量大小不同，其进程快慢及在何处终止，差别很大。
婴儿星的质量如果太小，其内部达不到使氢发生聚变的温度，只能成为一颗红矮星。计算机模拟表明，最小的主序星，质量只能略小于0.9M⊙。这是恒星质量的下限。
恒星的质量也不可能太大。科学家用计算机模拟表明，恒星质量大于90M⊙时，由于宇宙中存在各种扰动，只要受到外部轻微的压力，中心区域的物质密度就会突然增大，温度突然升高，使氢聚变反应突然加剧，所释放的能量将恒星物质突然向外推，抛洒一部分物质。
抛洒物质的结果，使内部压力下降，温度降低，物质在重力作用下向中心回落，再次重复上述过程，形成一种振动。
这种振动会不断加强。由于每次振动都要损失一部分质量，当质量降到90M⊙时，振动就会停止。
所以主序星的最大质量大约不超过90M⊙，这是恒星质量的上限。
大质量恒星老年时变为巨星或超巨星。
巨星根据其表面温度的不同，分别呈蓝、白、黄、红色，以红巨星居多。最大的为蓝巨星。
太阳质量(1M⊙)大小的恒星，其表面温度为5800℃，平稳的氢聚变反应约可进行100亿年，那时，中心的氢将耗尽，形成一个氦球核心，核心外层的氢继续进行核聚变反应。随着氦球核心质量的增大，其体积则在重力作用下收缩，使压力和温度越来越高，结果，氦开始聚变反应，生成碳和氧，表面的光度增大1倍，球体半径也增大1倍。130亿年后，球体半径增大10倍，光度增大2000倍，表面温度则降到4000℃，颜色变红，成为一颗红巨星。
质量8M⊙以上的主序恒星，由于内部物质密度大，压力和温度高，氢聚变的速度快，向外辐射的能量多，表面温度在8000℃以上，光度在10倍太阳光度以上。几千万年甚至几百万年后其中心的氢即耗尽，形成氦球中心。50万年 后，氦开始燃烧，600万年后中心的氦耗尽.生成碳和氧。
计算机模拟表明，质量8M⊙以上的晚年主序星，其内核随温度的不断升高而核反应不断加快，在温度升到6亿度时，碳和氧开始聚变反应，它们相互猛烈撞击，聚合成氖和镁，同时释放出大量的能量，使温度继续升高，在达到10亿度时，氦核与氦核聚变成镁；达到15亿度时，氧核开始聚合成硫、硅和磷；达到30亿度时，硅开始聚变反应，并释放出大量能量，使温度越来越高，引发几千种核聚变反应。
元素越重，聚变反应的持续时间越短，如在质量为25M⊙的恒星中，碳为600年，氖为6个月，硅为1天。这8寸的“炼金炉”，温度达到极端高度的50亿度，核聚变反应的突发性越来越强。
在这种强烈的突发性的核聚变中，更重的金属元素被制造出来。
但这座“冶金炉”并不能使核聚变反应无限制地发展下去，它的底线是铁。
生成铁核心的主序恒星，到了生命的最后阶段，内部的核聚变反应已经停止，只有外层在连续燃烧。这时的恒星，只得靠不断地膨胀它的外壳来调节压力和引力的平衡，直径可增大500倍，成为一颗超巨星。
与巨星一样，超巨星的颜色，根据其表面温度的高低，分别呈蓝色、白色、黄色和红色。它们被分别称为蓝超巨星、白超巨星、黄超巨星和红超巨星。
现在我们知道，地球上的万物，不管是岩石、土壤，还是草木和飞禽走兽等生命物质，除了宇宙诞生之后不久就有的氢、氦以外，其它的碳、氧、硅、镁、硫、磷、钙、铁等组成成分，它们全部是在主序恒星的演变过程中产生出来的。而且，生命物质的诞生、发展和进化，还离不开主序恒星提供的光和热。
当然，这些元素如何形成岩石、土壤，即如何形成行星和行星上的植物、动物等生命物质，以及比铁更重的铀等元素是如何生成的，还要在往后的叙述中见分晓。
白矮星和新星爆发
我们的太阳衰老时变成红巨星(1M⊙～6M⊙的主序恒星都一样)，体积逐渐膨胀到淹没水星、金星和地球的程度，但由于物质密度非常低，几近真空，所以并不影响这些行星的运动。
1M⊙～6M⊙的主序恒星，其内部的核反应到生成碳、氧和氖为止。由于再没有核反应提供热能，原来与引力对抗达到平衡的气体压力，因温度的逐渐降低而降低，使引力逐渐占了上风。由碳、氧、氖组成的内核在引力作用下坍缩，密度逐渐增大，成为一颗致密的白矮星。
那么，是什么力量来平衡白矮星的巨大引力收缩呢?即是什么内部力量支撑着白矮星呢?
俗话说，“一山难容二虎”。在粒子世界中也有这种情况。
1925年，奥地利物理学家沃·泡利发现，两个类似的粒子不能存在于同一个态中，也就是说，在不确定性原理给出的限制内，它们不能同时具有相同的位置和速度。这就是“不相容原理”。
这个原理解释了物质粒子为何不会坍缩成密度非常高的状态的原因。为此，泡利获得了1945年诺贝尔物理学奖。
不相容原理揭示，在原子中，带负电的电子被带正电的核以电引力所束缚，并不停地绕核旋转。像容器中的气体分子不断撞击容器壁形成压力一样，被核束缚的电子也产生一种压力。
这种压力可以防止物质的收缩超过一定的限度。
正因为这个压力，使水、人体、木材、岩石等的密度，都只有每立方厘米1克到几克，即部在同一量级上。
在原子中，原子核集中了绝大部分质量，但占据的空间很小，而绕核旋转的电子虽然很轻，却占据着很大的空间。如果把原子核放大到一粒玻璃弹子那么大，则电子轨道的半径达1千米。
因此，原子中有许多“空余”的空间。根据泡利不相容原理，这“空余”的空间不容许别的粒子占据。如果被可能的电子所占据，则电子会产生出一种巨大的内部量子压力，被称为“电子简并压”，以反抗外来的压力，阻止密度的进一步增大。
拉·富勒指出，正是电子简并压支撑着白矮星的平衡。
白矮星在吸收物质和引力收缩过程中，引起电子简并压力的强烈反弹。然后再收缩，再反弹。这种脉动要经过八百万年的时间。
最后一次强烈收缩引起最强烈的反弹，使红巨星的亮度突然增大1000万倍，同时释放出巨大的能量，把外层气体抛洒到太空。这叫“新星爆发”。
被抛洒的气体是构成下一代恒星的物质。
由不相容原理提供的排斥力会有一个极限，超过这个极限，电子简并压就不足以抵抗引力的收缩，即白矮星不能存在。引力的大小是由质量决定的，所以问题变成：多大的质量是白矮星的极限?
1928年，印度的萨·钱德拉塞卡坐船到英国去作爱丁顿的研究生。他在舶上算出这个极限是15M⊙。几乎在同一时间，苏联的列·蓝道也算出了这个极限。但后来这个极限被称为钱德拉塞卡极限。
后来经过改善，钱德拉塞卡极限为1.4M⊙。所有1～6M⊙的主序恒星死亡后，都会形成1.4M⊙以下的白矮星。
中子星和超新星爆发
以上说的是6M⊙以下的主序恒星的演化过程。那么，6M⊙以上主序恒星的演化又如何呢?
科学家的研究认为，6M⊙～10M⊙的主序恒星，老年时膨胀为超巨星。最后形成铁元素核心，温度达10亿度。
由于没有能量流出，铁核被巨大的引力压缩，但由电子简并压支撑着，使内部活动出现一个间歇。
不过，随着铁核心的不断增大，电子简并压逐渐难以支撑引力的坍缩。还在不断生成的铁并入核心，在电子简并压突然崩溃的一刹那，铁核在引力作用下剧烈地收缩，在1/10秒内，温度猛升到50亿度，巨大的光子能将铁原子核炸开，蜕变成氦原子核。这叫“光致蜕变”。
由于铁核心的平衡发生急剧变化，无法抵挡越来越大的引力坍缩，温度继续上升，使氦原子核蜕变为质子、中子和电子。
电子在这种极高温度下，运动速度接近光速，电子简并压也不能抵挡引力的坍缩，在1/10秒内被挤压而与质子结合，变成中子，在超巨星中心形成一颗“中子星”，同时释放出巨大的能量——中微子流。
中子星的半径只有几十千米，有一个固体铁外壳，中子被压缩在一个很小的空间内。
开始时，两个中子之间还有10-13厘米的距离，它们之间可以相互碰撞，到后来，中子挤中子，密度达到每立方厘米1O吨，比白矮星密度大上亿倍，相当于一个乒乓球的体积内装有直径15千米的火卫二质量的物质，或者一只戒指中有1亿吨物质。
密度极大的中子星，有着巨大的引力，中子星表面的逃逸速度达到光速的一半。
中子星的密度正是原子核的密度，中子星就像一个巨大的原子核。这就意味着，物质原子中，电子轨道内的空余空间都被原子核挤占了。这种中子挨着中子的情况，与电子的空余空间被别的电子挤占而产生巨大的电子简并压力一样，也产生更巨大的中子简并压力。正是这种中子简并压抵抗着巨大的引力收缩，支撑着中子星的平衡。
物质达到中子星的密度，就不能进一步被压缩。
超巨星的非中子化的外壳，在中子星的引力作用下，数以万亿吨的物质，以约每秒4万千米的速度落到中子星的表面上，好像撞在比金刚石还坚硬的墙上，结果被反弹回来，形成冲击波。
冲击波由中心向外传播，在几天之后到达超巨星的外壳表面，它极其巨大的能量将外壳爆得粉碎。所释放出来的能量，相当于这颗主序恒星一生中辐射出的全部能量。它的光度突然增大几十亿倍，在几天之内可以照亮整个星系。原来隐藏在超巨星中的中子星裸露了出来。这就是“超新星爆发”。
超新星爆发的极高温度，将“铁屏障”打破，聚合出钴、镍、铜、锌等更重的原子核来。
超新星爆发的几率极少，在银河系每百年只有2～3次。由于无法预测，只能偶然地被发现。
超新星爆发形成的星云，叫“超新星遗迹”，由于温度极高，可以发光几百到几千年。
已知的超新星遗迹有150多个。
外壳物质铁，以及在各级核聚变中形成的碳、氧、氖、镁、硅、磷、硫、钾、钙、钛、钒、铬、锰等元素洒向太空，形成星云，然后逐渐散开。它们是形成下一代恒星的材料。
其一，组成生命和人体的元素是与组成宇宙天体一样普通的元素，没有什么特别的；
其二，生命的诞生和发展仰仗宇宙的自然环境。
这里先讲组成自然和人体生命的元素是如何产生的故事。
星系和恒星的形成
大爆炸300万年，也许由于弥漫的气体是带电的等离子体，它们形成强大的电流和磁场旋涡，将等离子气体吸引在一起；也许是由于暗物质的聚集，它们的引力开始吸引气体。它们都会使气体形成泡沫状结构。
由于气体密度平衡被打破而产生温度差，在泡沫中密度较大的网状纤维系统中，气体的引力使膨胀惺下来。
大爆炸近3亿年后，气体物质停止膨胀，转而收缩，形成一团团气体云(原始星系)。由于同样的原因，这一团团气体云再分裂成较小的云团(原始恒星)。
这些较小的云团，有的受到其它云团引力的拉扯，如两个相互绕转的云团，它们开始缓慢地旋转。随着云团在自身引力作用下的不断收缩，旋转加快。这就像冰上运动员伸开手臂旋转后，用收拢手臂来加速旋转一样。当旋转产生的离心力足以平衡引力，云团停止收缩。它们是未来的旋涡星系和棒旋星系。
有的云团没有受到外力的拉扯，整体不旋转，但它们中的各部分仍稳定地绕中心旋转，最后使收缩停止。它们是未来整体不旋转的椭圆星系。
在特殊情况下，还会形成一些不规则星系。
原始恒星在引力作用下继续坍缩。在此过程中，由于气体原子相互碰撞，使温度升高。而中心区的原子密度最大，温度最高，首先达到氢核聚变所需要的1500万度的温度，使氢核聚变为氦核，释放出巨大的能量，以光和热的形式向外辐射，产生耀眼的光芒。
由于温度升高，内部的压力也随之升高，使引力得到平衡而不再坍缩。大约在大爆炸3亿年后，第一批成年的恒星便诞生了。成年恒星被天文学家统称为主序星。
主序恒星都有相同的演化进程，但进程的快慢程度却因质量的不同而有很大的差别。目视亮度、表面温度和演化的结果也因质量的不同而有很大的差异。
恒星的质量以太阳的质量为单位，即以太阳质量的倍数来表示恒星的质量。太阳质量的符号为“M⊙”，恒星的质量则表示为0.8M⊙、5M⊙、10M⊙等等。
“烁丹炉”和“冶金炉”
从前面的叙述中我们知道，在宇宙大爆炸后，整个宇宙像太上老君的炼丹炉，在1～3分钟时，从粒子中炼出氢核和氦核来，在约百万年后，又炼出气体氢原子和氦原子。到约3亿年后主序恒星形成时，这种“炼丹炉”的功能转到各个主序恒星的内部，并且逐渐转型为“冶金炉”。
在主序恒星中心，首先是4个质子聚合成1个氦核。1个氦核的质量小于4个质子的质量，即在聚合过程中，损失了0.7％的质量。根据爱因斯坦发现的质能等效性，这些质量转变成巨大的能量。它们作为光子从恒星中心辐射出来，同时使恒星内部的温度升高。
氦核不是直接由4个质子(氢核)聚合而来，它的过程是这样的：两个质子(氢核)相撞，聚合成重氢氘核(一个质子和一个中子)，同时放出一个电子和一个中微子；一个氘核再与一个氢核相撞，聚合成一个氦的同位素氦-3(两个质子和一个中子)，同时辐射出能量；两个氦-3再相撞，聚合成氦原子核(两个质子和两个中子)，同时放出两个质子。在整个过程中，共有4个质子(氢核)聚合成一个氦核。
随着氢聚合成氦过程的发展，主序星内部的氢逐渐变成氦，在中心形成一个氦球，氢聚变反应只在氦球的外围进行。这时，主序星迈向老年。
随着氦球的不断增大，温度不断升高。当温度达到1亿度时，3个氦核在相互碰撞时，发生聚变反应，生成1个碳原子。
其过程是，两个氦核相撞，聚合为镀原子核，这种镀原子是高度放射性元素，在千万分之几到十亿分之一秒之后就会衰变为两个氦核；但是，如果在这之前，铍核又与第3个氦核相撞，它们就可聚合成碳，同时辐射出能量。
当中心温度继续升高后，碳原子又发生聚变反应，如一个碳原子与一个氦原子聚合成氧原子，还有氮、氖、钠、镁、硅、磷、硫、氯、氩、钾、钙等较重的原子核。
随着温度的不断提高，核聚变的速度也越来越快，当温度达到35亿度时，硅也开始燃烧，聚变出更重的原子核钛、铬、锰来，但各种元素的递次核聚变反应到铁为止，因为铁原子核的56个质子和56个中子结合得特别紧密，形成一道“铁屏障”。这时，恒星已到老年。所以老年恒星内部有一个铁元素的核心。
我们看到，恒星内部已是一座“冶金炉”了。
红矮星、巨星和超巨星
上述过程，因恒星质量大小不同，其进程快慢及在何处终止，差别很大。
婴儿星的质量如果太小，其内部达不到使氢发生聚变的温度，只能成为一颗红矮星。计算机模拟表明，最小的主序星，质量只能略小于0.9M⊙。这是恒星质量的下限。
恒星的质量也不可能太大。科学家用计算机模拟表明，恒星质量大于90M⊙时，由于宇宙中存在各种扰动，只要受到外部轻微的压力，中心区域的物质密度就会突然增大，温度突然升高，使氢聚变反应突然加剧，所释放的能量将恒星物质突然向外推，抛洒一部分物质。
抛洒物质的结果，使内部压力下降，温度降低，物质在重力作用下向中心回落，再次重复上述过程，形成一种振动。
这种振动会不断加强。由于每次振动都要损失一部分质量，当质量降到90M⊙时，振动就会停止。
所以主序星的最大质量大约不超过90M⊙，这是恒星质量的上限。
大质量恒星老年时变为巨星或超巨星。
巨星根据其表面温度的不同，分别呈蓝、白、黄、红色，以红巨星居多。最大的为蓝巨星。
太阳质量(1M⊙)大小的恒星，其表面温度为5800℃，平稳的氢聚变反应约可进行100亿年，那时，中心的氢将耗尽，形成一个氦球核心，核心外层的氢继续进行核聚变反应。随着氦球核心质量的增大，其体积则在重力作用下收缩，使压力和温度越来越高，结果，氦开始聚变反应，生成碳和氧，表面的光度增大1倍，球体半径也增大1倍。130亿年后，球体半径增大10倍，光度增大2000倍，表面温度则降到4000℃，颜色变红，成为一颗红巨星。
质量8M⊙以上的主序恒星，由于内部物质密度大，压力和温度高，氢聚变的速度快，向外辐射的能量多，表面温度在8000℃以上，光度在10倍太阳光度以上。几千万年甚至几百万年后其中心的氢即耗尽，形成氦球中心。50万年 后，氦开始燃烧，600万年后中心的氦耗尽.生成碳和氧。
计算机模拟表明，质量8M⊙以上的晚年主序星，其内核随温度的不断升高而核反应不断加快，在温度升到6亿度时，碳和氧开始聚变反应，它们相互猛烈撞击，聚合成氖和镁，同时释放出大量的能量，使温度继续升高，在达到10亿度时，氦核与氦核聚变成镁；达到15亿度时，氧核开始聚合成硫、硅和磷；达到30亿度时，硅开始聚变反应，并释放出大量能量，使温度越来越高，引发几千种核聚变反应。
元素越重，聚变反应的持续时间越短，如在质量为25M⊙的恒星中，碳为600年，氖为6个月，硅为1天。这8寸的“炼金炉”，温度达到极端高度的50亿度，核聚变反应的突发性越来越强。
在这种强烈的突发性的核聚变中，更重的金属元素被制造出来。
但这座“冶金炉”并不能使核聚变反应无限制地发展下去，它的底线是铁。
生成铁核心的主序恒星，到了生命的最后阶段，内部的核聚变反应已经停止，只有外层在连续燃烧。这时的恒星，只得靠不断地膨胀它的外壳来调节压力和引力的平衡，直径可增大500倍，成为一颗超巨星。
与巨星一样，超巨星的颜色，根据其表面温度的高低，分别呈蓝色、白色、黄色和红色。它们被分别称为蓝超巨星、白超巨星、黄超巨星和红超巨星。
现在我们知道，地球上的万物，不管是岩石、土壤，还是草木和飞禽走兽等生命物质，除了宇宙诞生之后不久就有的氢、氦以外，其它的碳、氧、硅、镁、硫、磷、钙、铁等组成成分，它们全部是在主序恒星的演变过程中产生出来的。而且，生命物质的诞生、发展和进化，还离不开主序恒星提供的光和热。
当然，这些元素如何形成岩石、土壤，即如何形成行星和行星上的植物、动物等生命物质，以及比铁更重的铀等元素是如何生成的，还要在往后的叙述中见分晓。
白矮星和新星爆发
我们的太阳衰老时变成红巨星(1M⊙～6M⊙的主序恒星都一样)，体积逐渐膨胀到淹没水星、金星和地球的程度，但由于物质密度非常低，几近真空，所以并不影响这些行星的运动。
1M⊙～6M⊙的主序恒星，其内部的核反应到生成碳、氧和氖为止。由于再没有核反应提供热能，原来与引力对抗达到平衡的气体压力，因温度的逐渐降低而降低，使引力逐渐占了上风。由碳、氧、氖组成的内核在引力作用下坍缩，密度逐渐增大，成为一颗致密的白矮星。
那么，是什么力量来平衡白矮星的巨大引力收缩呢?即是什么内部力量支撑着白矮星呢?
俗话说，“一山难容二虎”。在粒子世界中也有这种情况。
1925年，奥地利物理学家沃·泡利发现，两个类似的粒子不能存在于同一个态中，也就是说，在不确定性原理给出的限制内，它们不能同时具有相同的位置和速度。这就是“不相容原理”。
这个原理解释了物质粒子为何不会坍缩成密度非常高的状态的原因。为此，泡利获得了1945年诺贝尔物理学奖。
不相容原理揭示，在原子中，带负电的电子被带正电的核以电引力所束缚，并不停地绕核旋转。像容器中的气体分子不断撞击容器壁形成压力一样，被核束缚的电子也产生一种压力。
这种压力可以防止物质的收缩超过一定的限度。
正因为这个压力，使水、人体、木材、岩石等的密度，都只有每立方厘米1克到几克，即部在同一量级上。
在原子中，原子核集中了绝大部分质量，但占据的空间很小，而绕核旋转的电子虽然很轻，却占据着很大的空间。如果把原子核放大到一粒玻璃弹子那么大，则电子轨道的半径达1千米。
因此，原子中有许多“空余”的空间。根据泡利不相容原理，这“空余”的空间不容许别的粒子占据。如果被可能的电子所占据，则电子会产生出一种巨大的内部量子压力，被称为“电子简并压”，以反抗外来的压力，阻止密度的进一步增大。
拉·富勒指出，正是电子简并压支撑着白矮星的平衡。
白矮星在吸收物质和引力收缩过程中，引起电子简并压力的强烈反弹。然后再收缩，再反弹。这种脉动要经过八百万年的时间。
最后一次强烈收缩引起最强烈的反弹，使红巨星的亮度突然增大1000万倍，同时释放出巨大的能量，把外层气体抛洒到太空。这叫“新星爆发”。
被抛洒的气体是构成下一代恒星的物质。
由不相容原理提供的排斥力会有一个极限，超过这个极限，电子简并压就不足以抵抗引力的收缩，即白矮星不能存在。引力的大小是由质量决定的，所以问题变成：多大的质量是白矮星的极限?
1928年，印度的萨·钱德拉塞卡坐船到英国去作爱丁顿的研究生。他在舶上算出这个极限是15M⊙。几乎在同一时间，苏联的列·蓝道也算出了这个极限。但后来这个极限被称为钱德拉塞卡极限。
后来经过改善，钱德拉塞卡极限为1.4M⊙。所有1～6M⊙的主序恒星死亡后，都会形成1.4M⊙以下的白矮星。
中子星和超新星爆发
以上说的是6M⊙以下的主序恒星的演化过程。那么，6M⊙以上主序恒星的演化又如何呢?
科学家的研究认为，6M⊙～10M⊙的主序恒星，老年时膨胀为超巨星。最后形成铁元素核心，温度达10亿度。
由于没有能量流出，铁核被巨大的引力压缩，但由电子简并压支撑着，使内部活动出现一个间歇。
不过，随着铁核心的不断增大，电子简并压逐渐难以支撑引力的坍缩。还在不断生成的铁并入核心，在电子简并压突然崩溃的一刹那，铁核在引力作用下剧烈地收缩，在1/10秒内，温度猛升到50亿度，巨大的光子能将铁原子核炸开，蜕变成氦原子核。这叫“光致蜕变”。
由于铁核心的平衡发生急剧变化，无法抵挡越来越大的引力坍缩，温度继续上升，使氦原子核蜕变为质子、中子和电子。
电子在这种极高温度下，运动速度接近光速，电子简并压也不能抵挡引力的坍缩，在1/10秒内被挤压而与质子结合，变成中子，在超巨星中心形成一颗“中子星”，同时释放出巨大的能量——中微子流。
中子星的半径只有几十千米，有一个固体铁外壳，中子被压缩在一个很小的空间内。
开始时，两个中子之间还有10-13厘米的距离，它们之间可以相互碰撞，到后来，中子挤中子，密度达到每立方厘米1O吨，比白矮星密度大上亿倍，相当于一个乒乓球的体积内装有直径15千米的火卫二质量的物质，或者一只戒指中有1亿吨物质。
密度极大的中子星，有着巨大的引力，中子星表面的逃逸速度达到光速的一半。
中子星的密度正是原子核的密度，中子星就像一个巨大的原子核。这就意味着，物质原子中，电子轨道内的空余空间都被原子核挤占了。这种中子挨着中子的情况，与电子的空余空间被别的电子挤占而产生巨大的电子简并压力一样，也产生更巨大的中子简并压力。正是这种中子简并压抵抗着巨大的引力收缩，支撑着中子星的平衡。
物质达到中子星的密度，就不能进一步被压缩。
超巨星的非中子化的外壳，在中子星的引力作用下，数以万亿吨的物质，以约每秒4万千米的速度落到中子星的表面上，好像撞在比金刚石还坚硬的墙上，结果被反弹回来，形成冲击波。
冲击波由中心向外传播，在几天之后到达超巨星的外壳表面，它极其巨大的能量将外壳爆得粉碎。所释放出来的能量，相当于这颗主序恒星一生中辐射出的全部能量。它的光度突然增大几十亿倍，在几天之内可以照亮整个星系。原来隐藏在超巨星中的中子星裸露了出来。这就是“超新星爆发”。
超新星爆发的极高温度，将“铁屏障”打破，聚合出钴、镍、铜、锌等更重的原子核来。
超新星爆发的几率极少，在银河系每百年只有2～3次。由于无法预测，只能偶然地被发现。
超新星爆发形成的星云，叫“超新星遗迹”，由于温度极高，可以发光几百到几千年。
已知的超新星遗迹有150多个。
外壳物质铁，以及在各级核聚变中形成的碳、氧、氖、镁、硅、磷、硫、钾、钙、钛、钒、铬、锰等元素洒向太空，形成星云，然后逐渐散开。它们是形成下一代恒星的材料。