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弗雷德·霍伊尔爵士是一位英国天文学家，他提出了恒星核合成理论。他在其他科学问题上也持有争议性的立场——特别是他对"大爆炸"理论的拒绝（这个术语是他在英国广播公司广播中创造的），以及他推崇泛种论作为地球生命的起源。他还撰写了科幻小说、短篇故事和广播剧，并与他的儿子杰弗里·霍伊尔合著了十二部书。他在剑桥大学天文学研究所度过了大部分职业生涯，并担任该所主任六年。
早年生活和职业生涯
霍伊尔出生于英格兰约克郡西区宾利附近的Gilstead。他的父亲本·霍伊尔是一位小提琴家，在Bradford的毛纺业工作，在第一次世界大战中担任机关枪手。他的母亲玛贝尔·皮卡德在伦敦皇家音乐学院学习音乐，后来担任电影院钢琴师。霍伊尔在Bingley文法学校接受教育，并在剑桥大学Emmanuel学院读数学。
1936年，他与乔治·斯坦利·拉什布鲁克共同获得Mayhew奖。
1940年末，霍伊尔离开剑桥前往朴茨茅斯，为海军部从事雷达研究，例如设计了一种测量来袭飞机高度的方法。他还负责对抗在Graf Spee舰上发现的雷达制导枪。英国的雷达项目雇佣的人员比曼哈顿项目更多，可能是《黑云》中大型英国项目的灵感来源。这项战争工作中的两位关键同事是Hermann Bondi和Thomas Gold，三人就宇宙学进行了许多深入讨论。雷达工作为他提供了几次北美之旅的机会，他利用这些机会拜访了天文学家。在一次美国之行中，他在Caltech和Mount Palomar了解到超新星，在加拿大了解到钚内爆和爆炸的核物理，注意到两者之间的相似性，开始思考超新星核合成。当时他有一种直觉"如果这个计划成功，我会出名。"最终在1954年，他的远见卓识和开创性论文发表了。他还在剑桥组建了一个小组，探索普通恒星中的恒星核合成，但对现有模型中恒星碳产生的稀少性感到困惑。他注意到现有过程中的一个，如果碳-12核具有7.7 MeV的共振，效率会提高十亿倍，但核物理学家没有列出这样的过程。在另一次访问中，他访问了Caltech的核物理小组，在那里进行了几个月的学术休假，并说服了怀疑颇深的他们寻找并找到了碳-12中的Hoyle态，由此发展出了完整的恒星核合成理论，由霍伊尔与Caltech小组的一些成员共同撰写。
战争结束后，1945年，霍伊尔返回剑桥大学，开始在剑桥St John's学院担任讲师。霍伊尔在剑桥的年代，1945-1973年，他在世界天体物理学理论的顶端崭露头角，这是基于其思想的惊人原创性，涵盖了非常广泛的主题。1958年，霍伊尔被任命为剑桥大学历来备受尊崇的Plumian天文学和实验哲学教授。1967年，他成为理论天文学研究所（后更名为剑桥天文学研究所）的创始主任，霍伊尔的创新领导力很快使该机构成为全球理论天体物理学的顶级团队之一。1971年，他应邀向苏格兰工程师和造船者协会发表MacMillan纪念讲演。他选择的主题是"天文仪器及其构造"。霍伊尔在1972年被授予爵士身份。霍伊尔在1972年辞去了Plumian教授职位，1973年辞去了研究所主任职位，这一举动实际上切断了他与大部分建制派权力基础、人脉和稳定薪酬的联系。
离开剑桥后，霍伊尔撰写了许多科普和科幻小说，并在世界各地进行讲座。这样做的部分动力只是为了获得生活支持。霍伊尔自1967年以来仍是联合政策委员会的成员，期间参与了新南威尔士州Siding Spring天文台150英寸英澳望远镜的规划。他在1973年成为英澳望远镜委员会主席，并在1974年主持了威尔士查理王子的落成仪式。离开剑桥后，霍伊尔搬到了湖区，利用时间进行旷野跋涉、写书、访问世界各地的研究中心，以及从事几乎已被普遍拒绝的科学想法。1997年11月24日，当霍伊尔在西约克郡荒野中远足时，在他童年故乡Gilstead附近，他掉进了一个叫Shipley Glen的陡峭沟壑。大约十二小时后，霍伊尔被搜救犬发现。他因失温引起的肺炎和肾脏问题住院两个月，还有跌落导致的肩膀骨折。此后，他健康状况明显下降，出现了记忆力和心智敏捷性问题。2001年，他遭遇一系列中风，并在8月20日在Bournemouth去世。
核合成的起源
霍伊尔撰写了第一篇关于比氦更重的化学元素通过恒星中核反应合成的研究论文，实际上是前两篇。其中1946年的第一篇表明，恒星核心会演化到数十亿度的温度，远高于主序星中热核恒星动力起源所考虑的温度。霍伊尔表明，在这样高的温度下，铁元素由于核粒子之间的热平衡可能变得比其他重元素丰富得多，这解释了铁的高自然丰度。这个想法后来被称为e过程。霍伊尔的第二篇基础核合成论文表明，碳和铁之间的元素不能通过这样的平衡过程合成。他将这些元素归因于已演化的大质量、超新星前恒星的同心壳层中丰富成分之间的特定核融合反应。这个惊人的现代图景是今天超新星核合成这些主要元素公认的范例。在1950年代中期，霍伊尔成为了一个杰出的实验和理论物理学家小组的领导者，他们在剑桥相聚：William Alfred Fowler、Margaret Burbidge和Geoffrey Burbidge。这个小组系统化了宇宙中所有化学元素如何被创造的基本思想，这现在是一个被称为核合成的领域。著名的是，在1957年，这个小组产生了以四位作者首字母命名的B2FH论文，将核合成领域组织成互补的核过程。他们还增加了大量关于通过中子捕获反应合成重元素的新材料，即所谓的s过程和r过程。B2FH论文变得如此有影响力，以至于在整个二十世纪下半叶，它成为了几乎所有希望引用核合成理论公认起源的研究人员的默认引用，结果是开创性的Hoyle 1954论文陷入了默默无闻。21世纪的历史研究使霍伊尔的1954论文重新获得了科学关注。这些历史论点首次呈现在2007年在Caltech举办的核合成专家聚集的会议上，该会议是在Fowler和Hoyle去世后组织的，以庆祝B2FH发表50周年。具有讽刺意味的是，B2FH论文没有回顾霍伊尔关于硅和铁之间元素起源的1954年超新星壳层归因，尽管霍伊尔是B2FH的共同作者。基于他与霍伊尔的许多个人讨论，Donald D. Clayton将B2FH中这个看似无法解释的疏漏归因于霍伊尔未能校对1956年在Caltech由G.R. Burbidge和E.M. Burbidge撰写的草稿。
霍伊尔的第二篇核合成论文还引入了一个有趣的人择原理的使用，当时还不为人所知。在尝试制定恒星核合成的途径时，霍伊尔计算出一个特定的核反应，三α过程（从氦生成碳）需要碳核具有非常特定的共振能量和自旋才能运作。宇宙中大量的碳，这使得任何碳基生命形式的存在成为可能，向霍伊尔证明了这个核反应必定有效。基于这个概念，霍伊尔因此预测了由三个α粒子氦核形成的碳核中复合态的能量、核自旋和奇偶性的值，这后来被实验所证实。
这个能级虽然需要大量产生碳，但统计上很不可能落在碳能级方案中的位置。霍伊尔后来写道：
你不是会对自己说，"某个超级计算智慧必然设计了碳原子的属性，否则我通过盲目的自然力量找到这样一个原子的概率将是极其微乎其微的。常识性的事实解释表明，一个超级智慧捣弄了物理学，以及化学和生物学，而且自然界中没有值得一提的盲目力量。我从事实计算的数字对我来说似乎是如此压倒性的，以至于这个结论几乎毫无疑问。"
他的合作者William Alfred Fowler最终在1983年与Subrahmanyan Chandrasekhar一起获得了诺贝尔物理学奖，但出于某种原因，霍伊尔的原始贡献被选举委员会忽视了，许多人惊讶于这样一位杰出的天文学家竟然落选了。Fowler本人在自传草图中肯定了霍伊尔的开创性努力：
BingleyBingley文法学校的蓝色牌匾纪念他 霍伊尔首次在1946年建立了恒星中的核合成概念。这提供了一种解释宇宙中氦以外元素存在的方法，基本上通过展示碳等关键元素可以在恒星中产生，然后当该恒星"死亡"时融入其他恒星和行星。现在形成的新恒星开始时就具有这些较重的元素，甚至更重的元素由此形成。霍伊尔理论认为其他更稀有的元素可以通过超新星来解释，超新星是偶尔发生在整个宇宙中的巨大爆炸，其温度和压力将被要求创造这样的元素。纪念他
拒绝大爆炸
虽然对Lemaître理论没有异议，该理论后来被Edwin Hubble的观测证实宇宙正在膨胀，但霍伊尔在其解释上不同意。他发现宇宙有开始的想法是伪科学，类似于关于造物主的论证，"因为这是一个非理性的过程，无法用科学术语描述"参见卡拉姆宇宙学论证。相反，霍伊尔与他在第二次世界大战中从事雷达工作的Thomas Gold和Hermann Bondi一起，在1948年开始主张宇宙处于"稳恒态"，并制定了他们的稳恒态理论。该理论试图解释宇宙如何可能是永恒的且基本上不变的，同时仍然具有我们观测到的彼此远离的星系。该理论取决于随时间在星系之间创造物质，因此即使星系相距更远，在它们之间发展的新星系也填补了它们留下的空间。由此产生的宇宙处于"稳恒态"，就像流动的河流一样——个别水分子在流动，但整体河流保持不变。
该理论是对大爆炸的一个替代方案，就像大爆炸一样，与当今的关键观测相符，即Hubble的红移观测，霍伊尔是大爆炸的强烈批评者。他在1949年3月28日BBC广播第三台的广播中创造了"大爆炸"这个术语。George Gamov及其对手普遍报道称霍伊尔打算进行贬低，而他大声朗读的脚本被他的对手解释为"虚荣、片面、侮辱性、不值得BBC"。霍伊尔明确否认他是在侮辱，说这只是一个引人注目的形象，旨在为广播听众强调两种理论之间的差异。在另一次BBC采访中，他说"科学家喜欢'大爆炸'的原因是他们被《创世纪》所笼罩。在大多数科学家的心理深处，相信《创世纪》的第一页是根深蒂固的"。
霍伊尔与Cavendish无线电天文学小组的Martin Ryle进行了一次著名的激烈争论，涉及霍伊尔的稳恒态理论，这在某种程度上限制了Cavendish之间的合作
