宇宙元素豐度問題是「大爆炸模型」和「穩恆態模型」共同關心的問題：
伽莫夫的「大爆炸模型」能夠解釋氫和氦的豐度，但是比氦更重的元素是如何產生的，讓伽莫夫一籌莫展。霍伊爾的「穩恆態模型」也需要解釋在氫原子不斷被創生之後，重元素又是如何產生的。
伽莫夫和霍伊爾兩個陣營的第1人都需要解釋——「在宇宙這個煉火爐中比氦更重的元素是如何生成的？」
兩個人遇到的障礙都是相同的，那就是核反應進行到了比氦更重的元素的時候，只能形成不穩定的元素，氦核加上氫核給出的是不穩定的鋰5核，2個氦核合併給出的是不穩定的鈹8核，仿佛大自然已經謀劃好了阻止氦核變成較重的原子的唯一兩條路徑。
對於霍伊爾來說，他需要找到一個由氦和成碳的路徑：
碳——最常見的形式就是碳12，原子核包含12個粒子——6個質子和6個中子。氦——最常見的形式是所謂的氦4，原子核中包含4個粒子——2個質子和2個中子。
因此，霍伊爾的問題就歸結為一個簡單的問題——是否存在將3個氦核轉變成為1個碳核的可行機制呢？
一種可能是3個氦核同時碰撞在一起，形成1個碳核，這是一個好主意，可惜在實踐中是不可能的，3個氦核恰好同時同地以相同的速度發生聚變的可能性實際是為0的。
另外兩個途徑是1個氦核聚變成1個鈹8核，然後這個鈹8核再與另外1個氦核聚變成為碳，然而鈹8核非常不穩定，這也就是為什麼它被伽莫夫稱為「絆腳石」的原因。
事實上，鈹8核是如此的不穩定，以至於通常在自發衰變前只能維持不到10-秒，我們只能想像1個氦核在其飛行路徑上恰好遇到1個短暫存在的鈹8核，併合成了碳12，但即使這個過程發生也需要克服另一個障礙，氦核和鈹核質量相加比1個碳核的質量要大得多，因此如果氦核和鈹核合成碳，那麼就可能會有多餘的質量。
通常情況下，核反應可以將多餘的質量轉換成為能量，這就是愛因斯坦最著名的「E=mc」公式·智能轉換公式，但質量差越大，反應所需要的時間也就越長，而鈹8核並不具備這個時間，碳的形成必須幾乎在鈹8核形成的同時完成，因為鈹8核的生命周期實在是太短了，於是鈹8核生成碳的路徑上有兩個障礙。
首先，鈹8極其不穩定，持續時間不足億萬分之一秒。其次，氦和鈹聚變成為碳需要一個很長的時間窗口，因為存在輕量的質量不平衡，鈹8不穩定很快就會衰變，而形成碳核又需要一個較長的時間。
如何打破這種僵局呢？
霍伊爾的思路是——有沒有可能在氦核聚變成為碳核之前有一種穩定的中間狀態呢？
霍伊爾假設存在一種激發態的碳原子，這種碳原子的質量比普通碳原子質量大，小於氦核與鈹核的質量之和，在氦核與鈹核生成普通的碳原子之前，生成的就是激發態的碳原子，這樣的聚變由於損失小的質量，所以需要的時間窗口很短，儘管鈹8核的壽命也很短，但核反應需要的時間更短，因此生成大量碳12就是有可能的。
霍伊爾之所以提出「碳的激發態」，使用的是一個廣為人知的理論——「人擇原理」
霍伊爾的思路是這樣的：我們是宇宙的一分子，是以碳為基礎的生命，那麼宇宙中就必須有一種能夠製造碳的方式，如果生成碳的唯一方式要求這種特定的「碳的激發態」存在的話，那麼這種激發態就一定是存在的。換句話表述就是「碳的激發態」必須存在，否則碳12和人類都不會存在。
「碳的激發態」只是霍伊爾提出的一種設想，想要驗證這種設想，還需要實驗物理學家的支持，霍伊爾預測，他提出的「碳的激發態」的能量要比基本碳核高出7.65兆電子伏特。
1953年，在他提出「碳的激發態」後不久，霍伊爾利用學術休假應邀訪問加州理工學院，在這裡他有機會來檢驗他的理論。著名的凱洛格輻射實驗室就坐落在加州理工學院的校園裡，該實驗室的威廉·艾爾弗雷德·福勒(William Alfred Fowler，1911年8月9日-1995年3月14日)是世界上最偉大的核試驗物理學家之一。
有一天霍伊爾來到福勒的辦公室，告訴福勒他預言了一種「碳的激發態」，它的能量要比普通的碳高出7.65兆電子伏特，以前還沒有人對核的激發態做出這樣精確的預測，因為其中的物理和數學過於複雜，但霍伊爾的預測純粹是基於邏輯，是基於「人擇原理」而不是基於數學或者物理，所以霍伊爾想讓福勒去尋找他所預言的「碳的激發態」，來證明他是對的。
一開始福勒覺得霍伊爾是個瘋子，怎麼僅憑邏輯計算就想讓我給他們做個驗證，碳12已經有詳細的測量結果了，並沒有發現有7.65兆電子伏特的激發態記錄，於是福勒的心裡不是十分樂意去幫助霍伊爾。但這個時候，霍伊爾顯示出他老奸巨猾的一面，他給福勒算了一筆帳，如果這個實驗不成功沒有證明激發態的碳原子，那也就是浪費幾天的功夫罷了，但是如果實驗成功，那可是個大發現，說不定就能拿個什麼科學界的大獎也說不定。
福勒心想這種成本低效益卻超高的事不做才是傻子，於是福勒立即要求他的團隊去搜尋霍伊爾所說的這種激發態，經過10多天對碳12的核分析，福勒的研究小組發現了一種新的激發態·7.65兆電子伏特，與霍伊爾說的完全一樣，這是人類歷史上的第1次，也是唯一一次科學家竟然用「人擇原理」來做出預測，並且被證明是對的，於是這樣的激發態，後人就稱為「霍伊爾狀態」，這種形式的碳核僅包含3個連接非常鬆散的氦核，與常見的碳核完全不同。
圖解：威廉·艾爾弗雷德·福勒(William Alfred Fowler，1911年8月9日-1995年3月14日)
雖然在1954年福勒的小組就已經證實了這種狀態的存在，但是這種狀態的精確計算是在2011年完成的。 科學家使用一種經過改進的計算方法，利用當今歐洲最快的超級計算機「巨人」耗時一周，精確地計算出了幾個核粒子之間的互相作用力，計算結果與實驗數據完美地匹配，福勒也因為證明了這種狀態的存在，而獲得了1983年的諾貝爾物理學獎。
霍伊爾終於證明並確認了由氦轉化為鈹再變成碳的機制，這對「穩恆態模型」是一個突破，因為霍伊爾可以聲稱——退行星系之間產生的簡單物質會聚合在一起形成恆星和新的星系，於是它們會成為鍛造更重元素的不同的恆星熔爐。另一方面，對於霍伊爾的敵對隊陣營來說，原本不能解釋重元素豐度的「大爆炸模型」同樣因為霍伊爾的這個發現而歡欣鼓舞。
儘管這個發現是由霍伊爾做出的，霍伊爾又是「穩恆態模型」的支持者，但事實上這個，發現已經使得「大爆炸模型」在解釋宇宙元素豐度上佔據了上風，因為對於輕元素氦的產生，只有「大爆炸模型」能夠圓滿解釋它的豐度。相比之下「穩恆態模型」卻不能解釋氦的豐度，因此從重元素的核合成這一點來看「大爆炸模型」和「穩恆態模型 」不相上下，但只有「大爆炸模型」可以真正解釋氦的核合成。
令「穩恆態模型」更加雪上加霜的是，對於像鋰和鈹這類元素的原子核合成的計算，這些元素比氦重也比碳輕，計算表明它們不可能在恆星的內部合成，但是可以在大爆炸瞬間與氫轉化為氦的過程中同時完成。理論上的計算對於鋰和鈹的豐度估計與當前宇宙中的觀察結果非常一致。
令人萬萬沒想到的是「大爆炸模型」的階段性勝利，竟然是由「穩恆態模型」的最有力支持者霍伊爾實現的。霍伊爾也許是那個最反對「大爆炸模型」的人，但是「大爆炸模型」不能沒有他，是他給「大爆炸模型」起了一個這麼膾炙人口的名字——Big Bang.也是他解決了恆星內部核反應的問題，為「大爆炸模型」在解釋宇宙元素豐度上添了濃墨重彩的一筆。
圖解：「大爆炸模型」模擬圖
1955年以後伴隨著射電天文學的快速發展，「穩恆態模型」受到了越來越多的挑戰
目前為止，全世界最大單口徑、最靈敏的射電望遠鏡是在中國的，2016年9月在貴州省黔南市布依族苗族自治州的平塘縣建成，被譽為「中國天眼」，名為500米口徑的球面射電望遠鏡，簡稱Fast。
這裡為了更好地感受這次太空旅行，請翻轉手機：
射電天文學起源於上個世紀30年代，1931年一位美國無線電工程師央斯基(Karl Guthe Jansky，1905-1950)在研究長途電訊幹擾時，偶然發現存在來自銀河系中心方向的宇宙無線電波，美國的一位無線電工程師雷伯(Reber,Grote)在1937年建成了世界第1臺射電望遠鏡。
1942年定為太陽射電天文學的誕生之年，二戰以後一大批無線電專家轉而研究射電天文學，使得英國的射電天文學在相當長的一段時間一直處於世界領先，其中最著名的就是馬丁·賴爾(Martin Ryle，1918~1984年)，他將單個射電望遠鏡串聯起來觀測天體，使其觀測能力成倍地增加，並稱為「綜合孔徑」技術，賴爾因此獲得了1974年的諾貝爾獎，是天文學界最早的諾貝爾獎得獎人。
圖解：韋斯特博克綜合孔徑射電望遠鏡
上個世紀40年代末期，賴爾開始利用射電望遠鏡進行巡天觀測，尋找天空中發射射電波的天體，當時科學家並不知道射電源是什麼樣的天體，所以就把它們統稱為——射電源。
1950年，賴爾在劍橋大學發表了他的第1個射電源表，簡稱「1C」，「1C」中共包含50個射電源。
1955年，發表了「2C」，共包含1936個射電源，但是由於技術上的原因，「2C」中這些射電源大部分都是「偽源」是假的射電源。
1959年，經過重新的鑑定發表了「3C」。
射電源，到底是一個什麼樣的天體呢？
賴爾最初認為它們是銀河系中一種特殊的恆星，但還有一些人認為它們是星系，最終美國天文學家沃爾特·巴德證實了射電源是星系不是恆星。
賴爾和霍伊爾是同時代的人，他們在二戰時都研究雷達的技術，但兩個人的關係並不是特別友好，在學術上甚至還有些對立，賴爾十分想通過自己的研究觀測推翻霍伊爾的「穩恆態宇宙模型 」，而且他還真的做到了。
圖解：射電源
「大爆炸模型」和「穩恆態模型」在關於星系的分布上，所做的預測是完全不同的
「大爆炸模型」認為年輕的星系只能存在於早期的宇宙中，因為它們會隨著宇宙年齡的增長逐漸成熟起來，儘管如此我們還是能夠看到年輕的星系的。因為它們在宇宙深處發出的光線要經過數十億年才能到達我們這裡，因此我們看到的是它們處於早期宇宙中的情形。
相反，「穩恆態模型」認為年輕星系應該分布得比較均勻，在穩恆態宇宙中，年輕星系全部誕生於星系之間，宇宙新產生的物質，因此「穩恆態模型」所能做出的預測是——我們既能看到臨近的年輕星系，也能看到遙遠的年輕星系。
當時天文學家認為，射電星系要比普通的星系年輕，如果「大爆炸模型」是正確的，那麼射電星系通常應該在離我們銀河系很遠的地方。反之，如果「穩恆態模型」是正確的，那麼它們應該無論遠近都會有所出現，因此測量射電星系的分布將是檢驗兩個模型正確性的一個決定性的方式。
1961年，賴爾已經編目了5千顆射電星系，並分析了它們的分布，他無法測得每一個星系的精確距離，但他可以採用一種複雜的統計方法來推算，它們的分布是與「穩恆態模型」一致還是與「大爆炸模型」一致。賴爾推算和結果是——距離越遠射電星系越是常見，這與「大爆炸模型」所做出的預測非常相符。
一種叫做「類星體」的新型發光天體，能夠從太陽系這麼小的區域內發出如同整個銀河系那麼大的能量，並且它們離我們也都非常遙遠，「穩恆態模型」同樣也無法解釋類星體的現象，在「大爆炸模型」中這個現象卻是非常自然。類星體只能形成於宇宙歷史的一個特定時期，也許早期的宇宙更熱、更緻密的條件有利於創生耀目的「類星體」，在我們的附近看不到「類星體」的原因是因為隨著時間的流逝，在我們附近的「類星體」已經演化成為了普通的星系。
對星系和「類星體」的分類與分布，它的詳細觀測為「大爆炸模型」提供了強有力的支持證據，理論和觀測結果共同顯示，最初的一批星系和「類星體」誕生於大爆炸的後10年，從那以後，更大的結構，如星系團和超星系團開始形成，由於恆星族群不斷衰老和演化，我們所觀測到的距離非常遙遠的星系和那些距離較近的星系非常的不同，這些觀測結果都和宇宙的穩恆態理論相牴觸。
圖解類星體
射電天文學的一系列發現給了「穩恆態模型」沉重的打擊
霍伊爾所在的「劍橋三人組」也確實一時之間毫無還手之力，他們似乎也只能質疑外射電源觀測結果的精確性，因為賴爾的觀測確實出現過錯誤，這也讓霍伊爾團隊和賴爾的交情越來越差，我們都知道英國人是有紳士精神的，但兩個人還曾經當眾面紅耳赤地爭吵，當然這樣的回應在科學的角度上來看毫無力度，因為賴爾的觀測已經被澳大利亞的另一個小組所證實了，如果說射電星系和「類星體」的觀測給了「穩恆態模型」沉重打擊，讓它奄奄一息的話，那麼1965年射電天文學的另外一個重要發現，則直接宣布了「穩恆態模型」的死亡，這是怎麼一回事兒呢？下期文章為您講解。