科学|太阳每秒钟损失四百万吨质量,宇宙的将来是不是就没有物质了?
【科学|太阳每秒钟损失四百万吨质量,宇宙的将来是不是就没有物质了?】
关于这个问题 , 实际上 , 我们要搞懂一件事情 , 那就是这个世界上存在100%的物质转化能量的事情么?确实有 , 目前 , 我们已经的是正反物质的湮灭 , 可以实现物质到能量的百分之百转化 。 但是 , 核聚变反应不是这样的 , 那核聚变反应的转化率是多少呢?
这样从恒星内核的核聚变说起 。 我们的太阳的形成目前主流的假说是星云假说 , 说的是太阳是由宇宙中的星云物质在引力的作用下形成的 。 而由于自身的引力巨大(主要是质量特别大) , 内核的温度极具升高 , 然后达到了可以发生核聚变反应的程度 , 于是太阳就被点燃了 。 而燃料是什么呢?
在宇宙中 , 99%以上的元素是氢和氦 。 大部分的恒星燃料其实都是氢 , 太阳也不例外 。 所以 , 恒星核心的反应其实是氢核聚变反应 。 主要是由两种方式 , 一种叫做质子-质子反应链 。 氢发生热核聚变到氦-4 。
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另外一种叫做碳氮氧循环 , 同也是氢发生热核聚变到氦-4 , 只不过在这个过程中由碳、氮、氧作为反应的催化剂 。
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整个过程中会释放大量的能量 , 但是如果你注意一下 , 就会发现 , 反应前后都是有物质的 , 只是原子核发生的变化 。 并不是说氢完全转化成了能量 。 而且整个过程只有不到1%的物质转化成了能量 , 准确来说是0.7% 。
而当恒星作为主序星燃烧相当长一段时间后 , 由于损失了大量的质量 , 引力对于核心热核聚变的能量下降 , 这时候 , 恒星就会膨胀开来 , 就拿太阳来说 , 它在作为主序星燃烧100亿年后 , 就会变成一颗红巨星 , 这是内核的核聚变反应向外的压力把外部的物质推出来的结果 , 到那个时候 , 太阳的大气都会接近地球轨道 。
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紧接着 , 氢继续燃烧着 , 直到含量极其低 。 这时候内核的温度就不足以支持氦的燃烧 。 于是 , 核心就会在引力的作用下被压缩 , 温度持续上升 。 直到温度达到可以让氦发生热核反应为止 。
所以 , 其实恒星是元素的炼丹炉 , 一步步合成更大原子序数的元素 。 不过 , 也不是没有终点 , 那就是铁 。 铁的核聚变反应所需要的能量要比铁核聚变释放的能量要大 , 也就是说 , 入不敷出了 。 因此 , 一般来说恒星都是停留在铁以及铁之前的元素 。
但也有例外 , 如果恒星的质量足够大 , 那就有可能会发生超新星爆炸 , 恒星会把自己的物质抛洒到太空当中 , 并且合成高顺位的元素 。
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发生超新星爆炸的恒星 , 有可能形成中子星 , 超新星爆炸之后的物质质量还足够大 , 也有可能形成黑洞 。
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所以 , 纵观整个恒星的起源到死亡 , 其实最终物质到能量的转化不足1% , 并不是说 , 整个恒星都变成了能量 。 因此 , 从这个角度来下这个结论是不合理的 。
那最终宇宙的有没有可能变成一团能量呢?
其实这就要说到关于宇宙的末日了 。 目前来说 , 关于宇宙的末日 , 有很多种说法 。 这里要多说一句 , 其实科学的假说 , 和我们一般说的假说是不太一样的 , 它是需要一定的理论和证据支持的 , 而不是胡说 。
那关于宇宙末日的假说 , 我们这里提三个 , 首先是热寂说 , 这其实是从熵增原理导出来的结果 , 如果我们能够把宇宙开成是一个系统 , 系统的熵会增加 , 也就是混乱程度会增加 。分页标题
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那热寂说说的就是 , 宇宙整体的混乱程度会随着时间的推移而变大 , 最后熵达到最大时 , 所有组成恒星和星系的物质都衰变成为光子和轻子 , 宇宙中的各种有效能力就会全部转化为热能 。 所以在热寂说中 , 最终不存在物质 , 都成了热能 。
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除了 , 热寂说 , 还有大撕裂说 , 其实目前来看 , 我们的宇宙正在加速膨胀 , 如果这样的情况一直持续下去 , 宇宙中的所有物质都会撕裂 , 物质都无法构成 , 原子都会被摧毁 。 所以 , 在这个假说中 , 宇宙中的物质都不存在了 。
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有大撕裂 , 就有大挤压 , 说的是 , 如果未来宇宙中引力占了上风 , 宇宙就有可能在引力的作用下被压到一个点上 , 物质也就不复存在了 。 宇宙变成当初大爆炸之前的炽热状态 。
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所以 , 无论是大挤压还是大撕裂 , 最终物质都会被销毁 , 只剩下能量 。 所以 , 纵观三个宇宙末日的假说 , 其实都说明了物质被销毁 , 只剩下一坨能量的事情 , 分别只是这坨能量的存在形式有所不同 。
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